황인찬 교수 연구팀(전자재료공학과), 결정 균일성과 배향을 조절한 2D 페로브스카이트 LED 개발

본교 황인찬 교수(전자재료공학과)는 본교 한예은(제1저자), 박성빈(제2저자) 석사과정 연구원, 공동연구팀(워싱턴대 데이비드 진저 교수, 국민대 이미정 교수)과 함께 루이스 염기로 결정 균일성과 배향을 조절한 저차원 페로브스카이트 기반 발광소자(LED)를 개발했다.

페로브스카이트는 조절 가능한 밴드갭으로 인해 포토다이오드, LED, 태양전지 분야에서 다양하게 연구 진행 중이다. 하지만, 큰 엑시톤 결합에너지를 지니기 위해 제작하는 2D 페로브스카이트는 비슷한 형성에너지로 인해 다른 레이어 수를 가지는 페이즈들이 불균일하게 형성됨에 따라 그들의 분포 및 배향을 제어하는 것이 저차원 페로브스카이트 기반 광소자 개발에 중요하다.

황인찬 교수 연구팀은 이 한계점을 극복하기 위해 여러 종류의 루이스 염기를 전구체와 결합하여 중간복합체(intermediate complexes)를 형성하게 하고 그들의 안정성에 따른 박막특성을 연구하였다. 루이스 염기가 큰 유기 양이온과 강하게 상호작용하는 것이 페로브스카이트의 페이즈 분포를 제어한다는 것을 발견하고 결정균일성에 영향을 미친다는 것을 보였다. 또한 루이스 염기가 있을 때 페로브스카이트의 결정 배향이 수직에서 랜덤하게 형성될 수 있음을 입증하였다.

그 결과 가장 안정한 중간복합체를 이룰 시, 복합체가 존재하지 않는 경우에 비해 336 cd/m2에서 32,260 cd/m2 의 향상된 휘도를 가진 페로브스카이트 LED를 개발했다.

한편, 본 연구 결과는 재료 분야의 국제학술지 Advanced Materials Interfaces에 2020년 2월에 발표된 한편 back cover로 선정되었다.

[논문 정보]

1. Yaeeun Han et al., Controlling Spatial Crystallization Uniformity and Phase Orientation of Quasi-2D Perovskite-Based Light-Emitting Diodes Using Lewis Bases,, Adv. Mater. Interfaces 7, 1901860 (2020)