Strain engineering of perovskite quantum dots (pQDs) is widely studied with the advantage of tunable material properties in photonic devices. Here we investigated the structural phase transition and electronic properties of the situation where pressure was applied on one axis (z-axis). Using first-principle calculation, we can confirm under what conditions structural phase transitions occurs in this perovskite material when the pressure applied to perovskite is about 0.78 GPa. And at the room temperature, it was possible to describe the difference for the transition between the cubic phase and the orthorhombic phase of perovskite, which the experiment could not elaborate. In particular, we explained how the tilting of Pb-X-Pb and the bond length of Pb-X change as pressure is applied, how the valence band maximum (VBM) and conduction band minimum (CBM) shift, and how the phonon band and bonding characters are shown. Finding Gibbs free energy for cubic and orthorhombic phases using phonon was essential to determine the temperature dependence of phase transition. Since the cubic phase with high symmetry is stable in the high temperature, we proceeded with the calculation including the variation in the imaginary frequency for the high temperature. This study, which investigates the conditions for distinguishing the phase of CsPbBrI2 perovskite material, allows to adjust undesired phases when using an actual material, and can discuss the availability of new generation CsPbBrI2perovskite materials by adjusting bandgap and light emission frequencies.
페로브스카이트 양자점(pQD)의 변형 공학은 광소자에서 조정 가능한 재료 특성을 이용하여 널리 연구되고 있다. 본 연구는 한 축(z 축)에 압력이 가해진 상황의 구조적 전자적 특성을 조사하였다. 제 1 원리 계산을 이용하여 페로브스카이트에 가해지는 압력이 약 0.78 GPa 일 때 이 페로브스카이트 재료에서 어떤 조건에서 구조적 상전이 발생하는지 확인할 수 있다. 그리고 실온에서, 페로브스카이트의 cubic phase 과 orthorhombic phase 사이의 phase transition 조건을 설명할 수 있었다. 특히 압력을 가함에 따라 Pb-X-Pb 의 기울기와 Pb-X 의 결합길이가 어떻게 변화하는지, (X 는 halide) 원자가대 최대값(VBM)과 전도대 최소값(CBM)이 어떻게 움직이는지, 포논대 및 결합 특성이 어떻게 나타나는지를 설명했다. 포논을 사용하여 입방 및 직교 상의 깁스 자유 에너지를 찾는 것은 상 전이의 온도 의존성을 결정하는 데 필수적이었다.
또한, 큐빅상의 불안정한 구조는 고온에서 안정하기 때문에 고온에 대한 가상 주파수의 변화를 포함한 계산을 진행하였다. CsPbBrI2 perovskite 물질의 phase 를 구분짓는 조건에 대해 조사한 본 연구는, 실제 물질을 이용할 때에 원하지 않는 phase 를 조절할 수 있게 하며, band gap 과 발광 진동수 또한 조절하여 신세대 물질인 CsPbBrI2 perovskite 물질의 더 큰 호용성을 이야기할 수 있다.
