콜로이드 금속할로겐화물 페로브스카이트 나노결정의 합성 및 특성 그리고 응용

전문가 제언

○ 금속할로겐화물 페로브스카이트의 나노결정(NC)은 벌크 다결정 유기-무기 하이브리드 할로겐화물 페로브스카이트(태양전지용)에 비해 늦게 등장했다. 본격적 연구는 약 2년에 불과하지만 우수한 광발광(PL) 특성 및 저렴한 용액가공 가능성 등은 조명/디스플레이 응용에 상당한 장점을 제공하고 레이저 등 광전자디바이스에 유망한 재료가 되고 있다.

○ 이 글에서 저자들은 유기-무기 하이브리드 및 전 무기 페로브스카이트 NC의 설계 및 합성 그리고 응용에서의 최근의 발전을 소개하고 페로브스카이트 NC 응용에서의 당면한 도전도 검토하였다. 이 글은 2015년 말에 투고되어 그 이후의 놀라운 발전을 분석자가 두 합성법에 추가했다.

 

○ 독립형 하이브리드 메틸암모늄(MA) 유기 양이온 함유 MAPbBr3 NC의 1단계 습식 콜로이드 합성법은 L.C. Schmidt/J.P. Prieto 등이 최초로 2014년 1월 보고했다. 짧은 메틸사슬과 긴 옥틸 등의 사슬을 가진 암모늄 브롬화물의 혼합물을 올레산과 용매 옥타데센 존재 하에 PbBr2와 반응시켰다. 긴 알킬암모늄 양이온은 결정 밖에서 NC성장을 끝내고 NC의 캡핑 리간드로 유기산에서 NC를 분산 안정화시켰다. 외부 양자효율 (EQE)이 각각 1.1, 1.06%인 우수한 에멀션법, 딥코팅법도 개발되었다.

 

○ 높은 안정성이 기대되는 전 무기계 CsPbX3(X는 할로겐)의 단분산 콜로이드 나노큐브(4~15nm)의 성공적 합성은 2015. 1월 140~200℃ 고온주입법에 따라 L. Protesescu/M.V. Kovalenko 등이 보고하였다. 수s 내 반응이 끝나 반응온도 조절이 페로브스카이트 NC 크기조정에 핵심이었다. 2016년 4월 실온합성법이 보고되어 고온주입법 CsPbX3 및 기존 CdSe@ZnS에 대등한 70~95%의 PLQY(양자수율), 15~35nm의 FWHM(반치전폭), 150% 초과 백색 LED의 색 재현범위 그리고 용액 내 수개월 이상의 저장안정성을 보였고 발광층 가교가 5.7% EQE를 보였다.

 

○ 레이저 등 다른 응용 가능성도 큰 페로브스카이트 NC는 조명 및 LED 디스플레이에서 휘도 및 전류효율 그리고 EQE 등의 성능이 아직 낮지만 방대한 연구 축적량을 감안할 때 금후 이 기술의 미래는 밝다. 한국에선 이들 연구가 안 보여 정부지원에 의한 본격적 연구개시가 요망된다.

저자

Sai Bai, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

4()

잡지명

Journal of Materials Chemistry C

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3898~3904

분석자

변*호

분석물

• 콜로이드 금속할로겐화물 페로브스카이트 나노결정의 합성 및 특성 그리고 응용.pdf [561,937 byte]

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