이현호 교수(전자공학과) 연구팀, 딥블루 페로브스카이트 발광 다이오드 개발

- 페로브스카이트 표면 처리를 통한 발광 파장의 청색 이동 및 안정성 향상 -

- 국제　저명　학술지　Elsevier 출판 Applied Surface Science에 논문 (IF:6.3) 게재 -

본교 이현호 교수(전자공학과)　연구팀은 phenylphosphonic dichloride (PPOCl2) 를 활용한 동적 처리 방법(dynamic-treatment method)을 통해 페로브스카이트 발광층의 결함 패시베이션 및 발광파장의 청색 이동을 제안하여 국제전기통신연합(ITU)가 제정한 비디오 방송 표준인 Rec.2020을 충족하는 딥블루(deep-blue) 발광 페로브스카이트 발광다이오드를 보고하였다.

(좌) 윤범희 석박통합과정 연구원 (우) 이현호 교수

차세대 디스플레이 소자로 불리는 페로브스카이트를 이용한 페로브스카이트 발광다이오드는 높은　색순도， 저렴한　공정　비용을 기반으로 연구되고 있다. 하지만 성공적인 상업화를 위해서는 청색 페로브스카이트 발광 다이오드의 성능 향상은 필수적이다.

국제전기통신연합(ITU)가 제정한 비디오 방송 표준인 Rec.2020에서 요구하는 딥블루 파장(467 nm)을 충족하기 위한 페로브스카이트 발광다이오드의 발광 파장의 청색 이동을 위한 처리 방법에 대해 여러 연구 결과가 보고되고 있다. 하지만 467 nm 이하의 발광파장을 충족하는 딥블루 페로브스카이트 발광다이오드의 보고는 제한적이다. 따라서 딥블루 페로브스카이트를 만들기 위한 발광 파장 청색 이동 및 구조적 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다.

본 연구에서는 PPOCl2를 동적 처리 방법(dynamic-treatment method)을 통해 페로브스카이트 발광층의 결함 패시베이션 및 발광 파장의 청색 이동을 유도하였다. 그 결과, PPOCl2의 포스포네이트 그룹(P=O)은 페로브스카이트의 Pb2+ 결함과 P-O-Pb 결합을 형성하여 결함을 패시베이션 하여 소자의 성능 및 동작 안정성을 향상 시켰으며, 동시에 HCl 부산물은 페로브스카이트 내부의 할라이드 공핍층(vacancies)을 채워 페로브스카이트의 Cl 함량을 증가시킴으로서 발광 파장의 청색 이동을 이루었다. 이를 통해 만들어진 페로브스카이트 발광 다이오드는 Rec.2020 조건을 충족하는 467nm의 딥블루 발광 파장을 보였다.

연구팀은 PPOCl2를 사용한 동적 처리 방법을 통한 스펙트럴 쉬프트(spectral shift) 메커니즘이 페로브스카이트 발광다이오드 뿐만 아니라 다양한 분야의 청색 발광다이오드에 활용되길 기대하고 있다.

동적 처리 방법 및 스펙트럴 쉬프트 메커니즘 예시

한편, 이번　연구는　대학중점연구소（2018R1A6A1A03025242, 2022R1F1A1066526）및 광운대학교의　지원을　받아　수행되었고，　연구　결과는　Elsevier에서 발간하는 국제 저명 학술지인 Applied Surface Science (IF:6.3)에 개재되었다. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.161623