LED를 위한 페로브스카이트 나노입자와 벌크결정의 트랩상태와 이들의 동역학

전문가 제언

○ 최근 태양전지에서 유기금속할로겐화물 페로브스카이트는 파워변환효율이 20%를 넘어 저비용 및 높은 흡수계수, 뛰어난 전하 이동도 등의 우수한 광전자 특성이 인정을 받고 있다. 그러나 비슷한 특성이 요구되는 LED 등에서와 같은 응용은 아직 낮은 효율에 머물러 있다.

 

○ 2015년 Zhang 등이 양자구속 효과를 갖고 벌크 재료보다 우수한 최고 80%의 광발광 양자수율(PLQY)을 가진 콜로이드 하이브리드 유기금속 할로겐화물 페로브스카이트 나노입자(NP)의 합성을 보고하였다. 2016년 세슘할로겐화물 페로브스카이트 나노결정에서 최고 95%의 PLQY가 보고되었다. 이 글의 저자들은 이 성능향상의 한 이유가 벌크결정(BC)에 비해 매우 큰 NP의 여기자 결합에너지임을 이전에 밝혔다.

 

○ 이 글에서 저자들은 PL(광발광) 동역학에서 필수적인 전하 캐리어 트랩 현상의 PL 동역학에 대한 영향이 최근의 이러한 콜로이드 할로겐화물 페로브스카이트 성능향상과 관계가 있는가를 연구한 보고를 소개하고 있다. 트랩상태는 재료의 모폴로지와 기하학적 형상에 의해 즉 콜로이드 이용 합성 시 유기캡핑제(리간드) 사용에 의한 표면 부동태화에 의해 페로브스카이트 NP의 PL 동역학에 큰 영향을 줄 수 있다.

○ 불확실성이 크지만 콜로이드 MAPbBr3 나노입자(NP)의 PL 동역학이 벌크결정(BC)과 비교/연구되었다. BC에선 두 트랩이 동시에 일어난다. 체적결함 유래 트랩상태는 매우 긴 수명을 보여 전하채움이 일정하지만, 다른 한 표면트랩은 훨씬 짧은 수명을 보인다. NP에선 입자의 약 30%가 트랩 없는 발광 재결합을 한다. 이 트랩상태는 느린 포획과 긴 트랩상태 수명을 가져 유리하다. 각 NP 내 전자-정공 쌍의 편재화는 BC 내 자유전하에 비해 포획을 크게 줄인다. 이것이 벌크 재료에 비해 LED에 응용되는 MAPbBr3 콜로이드 NP의 향상된 PLQY를 설명한다.

 

○ 한국은 페로브스카이트 연구에서 세계 정상으로 성균관대(박남규), 한국화학연구원(노준홍), 경희대(임상혁), 포항공대(이태우)를 비롯한 연구진이 있다. 구랍 LED의 전기효율 등에서 최고 성능 보고는 유명하다. 내구성 높은 세슘계 페로브스카이트 연구에 정부의 지원이 절실하다.

저자

K. Zheng, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

120()

잡지명

The Journal of Physical Chemistry C

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3077~3084

분석자

변*호

분석물

• LED를 위한 페로브스카이트 나노입자와 벌크결정의 트랩상태와 이들의 동역학.pdf [554,064 byte]

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