유기금속할로겐화물 페로브스카이트 비정질 나노입자 기반의 고효율 LED

전문가 제언

○ 최근 유기금속 할로겐화물 페로브스카이트 CH3NH3PbX3(X는 Cl, Br, I)는 태양전지에서 수년 만에 파워변환효율 20%가 넘는 성장을 보여 유망한 광전자 재료로 인정을 받았다. 발광다이오드(LED)에도 동일한 특성이 필요하여 페로브스카이트 LED(PeLED) 연구가 뜨겁다.

 

○ 이 글의 저자들은 처음으로 비정질 구조를 가진 콜로이드 CH3NH3PbBr3 (녹색) 나노입자(NP)의 합성을 입증해 보였다. 대기 조건의 손쉬운 콜로이드 용액법에 의한 것이다. 이 합성법은 높은 양자수율을 보이고 자외선으로부터 근적외선까지의 발광 색을 할로겐 조성 조정에 의해 맞출 수 있다. 평균 입자 크기 6㎚ 기반의 시제품 PeLED는 최고 파워효율 7.84㏐ W-1, 최고 EQE 3.8%, 최고 휘도 3515㏅ m-2를 달성하였다.

 

○ 합성은 전구체(PbBr2와 MABr) 및 긴 리간드(옥틸아민)을 용매(DMF)와 반용매(GBL)의 혼합 용액에 용해한 전구체 용액을 활발한 교반과 함께 톨루엔에 투입하면 녹색 콜로이드 용액이 형성되어 페로브스카이트가 침전된다. 이후 원심분리/침전 등은 통상과 같다. 옥틸아민이 나노입자 크기 제어와 비정질 얻는 데 반드시 필요하다. 또 전구체 용해에 필요한 최소의 용매와 반용매의 체적비도 비정질 제조에 중요하다.

 

○ 제조된 소자의 수명은 휘도가 초기치(100㏅ m-2)의 50%가 되는 약 30s이다. 유기금속할로겐화물 페로브스카이트 PeLED의 안정성은 항상 도전이 되어 상업화에 걸림돌이 되고 있다. 내구성 면에서 유리한 전 무기계 CsPbX3 기반의 PeLED 연구가 중국을 비롯한 외국에서 2년 전부터 뜨거워지고 있다. 한국에선 태양전지계 CH3NH3PbX3의 벌크형 합성 기반의 PeLED에만 집중 연구하고 있는 것 같다.

 

○ 구랍 포항공대 이태우 교수 팀(경희대 임상혁, 영국 Friend 등)은 페로브스카이트 발광층 입자크기를 줄이는 등으로 PLQE 36%, 전류효율 42.9% 등을 달성하였다. 이외에도 많은 연구진이 톱 실적을 내고 있다. 정부가 나서서 CsPbX3 및 CH3NH3PbX3의 두 종류 나노결정 기반의 PeLED 연구가 가능하도록 자원을 공급해야 한다. 미래 중소기업의 먹거리 사업 및 차세대 디스플레이보다 더 시급한 과제가 있는지 궁금하다.

저자

J. Xing et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

10()

잡지명

ACS Nano

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

6623~6630

분석자

변*호

분석물

• 유기금속할로겐화물 페로브스카이트 비정질 나노입자 기반의 고효율 LED.pdf [545,609 byte]

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