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리간드 활용 실온 재침전에 의해 형상이 제어된 무기 페로브스카이트 나노결정 합성

전문가 제언: ○ 페로브스카이트 재료가 광흡수계수, 전하이동도 그리고 광발광(PL) 효율 등과 같은 광전특성이 우수하고 용액가공이 용이하여 태양전지에서 성능이 단기간 내 급성장하였다. 그러나 이들 우수한 특성은 LED에서도 필요하므로 2014년부터 세계적으로 LED 연구가 뜨거워졌다.

○ 한국은 페로브스카이트 태양전지에서 PCE(전력변환효율) 기록 20% 외, 특허/논문도 모두 세계 톱 수준이다. 태양전지용 MAPbBr3 기반의 LED 연구에서 포항공대 이태우 교수팀(경희대 임상혁, 영국 Friend 등)의 전류효율 42.9㏅A-1, EQE(외부양자효율) 8.53%는 세계 톱이다.

○ 중국은 LED 연구에서 MAPbBr3 재료도 열심히 연구하고 있지만 전 무기 CsPbBr3 기반의 연구는 세계를 리드하고 있는 것처럼 보인다. 이 글에서 중국의 저자들은 거의 전 가시광 영역에서 80%가 넘는 PLQY (광발광 양자수율)을 가진 콜로이드 CsPbBr3 QD(양자점)을 합성하고, 이를 쉽게 다른 형상의 NC(나노결정)인 나노큐브, 1D의 나노로드(NR), 2D의 나노판(NPL)으로 변환하고 특성 평가한 기술을 소개하고 있다.

○ 저자들은 DMF와 같은 극성의 양호한 용매 내 전구체 용액을 실온(25℃)에서 비극성의 불량 용매(톨루엔이나 헥산)에 주입하여 혼합하고 Pb, Cs, X(할로겐) 등의 공침전을 이용한 재침전법에 의해 구형(spherical) QD를 합성하였다. 이들은 또한 여러 다른 유기산과 아민 리간드 선정에 의한 다른 형상의 NC를 만드는 체계적 기술을 최초로 보고하였다. 헥산산과 옥틸아민은 구형 QD, 올레산과 도데실아민은 나노큐브, 아세트산과 도데실아민은 NR(나노로드), 올레산과 옥틸아민은 2D의 NPL을 만든 체계적 연구 소개가 응용에 매우 유익할 것이다.

○ 한국에선 매우 유망한 페로브스카이트 QD(하이브리드 MAPbX3나 CsPbX3) 기반 LED 발광재료 연구는 안 보이는데 분석자의 착오이기를 바란다. 다만 한국은 전통적 콜로이드 무기 양자점(CdSe 등) 및 이들을 코어로 이용하는 코어/셸 기술은 크게 앞섰다. 집중과 선택은 중요하지만 한 기술에만 집착하는 것은 매우 위험하다. 특히 내구성면에서 유리한 CsPbX3 연구 개시를 정부가 적극 지원하기를 기대한다.

저자: S. Sun et al.
자료유형: 니즈학술정보