Nowadays paradigm of display industries have shifted flat screen into flexible or curved screen with emerging of plastic organic light emitting diodes (POLED). In spite of the obvious strength of POLED, our next assignments are focusing on realize both high performance and low cost display. From this perspective, Organic-inorganic hybrid perovskite is promising emitting material as new generation emitter for light emitting diodes (LED) owing to their high color purity, easy band gap tunable structure, quantum well structure formation with brilliant charge carrier mobility and scalable soluble processing at low temperature. However, intrinsic delimitation of perovskite that weak exciton binding energy, long exciton diffusion length, humidity and thermal stability, etc. should be overcome for convincing light emitting material.
In this work, we research systematically methodology on crystallization with methyl-ammonium lead bromide ($MAPbBr_3$) perovskite in order for high functional emitting layer, define the perovskite film morphology and device performance of the organic-inorganic hybrid perovskite LED (PeLED) by various solvent engineering method and post thermal treatment. We demonstrate precisely controllable crystallization of PeLEDs by utilizing beam-damage-free near infrared (NIR) diode laser. In result, we have found out critical relationship among the crystal grain size and thin film morphology, efficiency of PeLEDs are established while attaining the device performance of 0.95 cd$A^{-1}$ efficiency and 1784 cd$m^{-2}$.
Laser crystallization is a convincing methodology for material processing owing to its intrinsic competitiveness such as highly rapid heating and cooling, low temperature continuous processing, compatibility with flexible device process, scalability and area selectivity. While research demand for the commercialization of perovskite diodes is growing, large area film deposition methods with high speed and process continuity are becoming more significant. A laser crystallization method which is available for large area/flexible devices at low-temperature with process continuity is a significant achievement for eventual commercial success.
최근 플라스틱 유기 발광체 디스플레이(POLED)개발로부터 디스플레이 산업의 패러다임은 평판 디스플레이에서 유연하면서도 굴곡이 있는 플렉서블 디스플레이로 변화하고 있다. 유기발광체 디스플레이의 많은 장점에도 불구하고 차기 디스플레이는 성능과 저 가격의 실현이 반드시 필요하다. 이러한 관점에서 유기무기 복합 페로브스카이트는 높은 색순도와 색변환 용이성, 용액공정이 가능한 재료로써 각광받는 차기 발광재료이다. 그러나 본질적으로 약한 엑시톤 결합 에너지와 긴 엑시톤 확산 거리는 반드시 해결되어야할 과제이다.
본 학위 논문에서는 메틸 암모니움 리드 브로마이드 페로브스카이트의 결정화에 대해 체계적인 방법론으로 연구하였으며, 결론적으로 높은 효율의 메틸 암모니움 리드 브로마이드 페로브스카이트 디스플레이의 구현이 가능하였다. 구체적으로 근적외선 레이저를 이용하여 결정화 최적화를 구현한 결과, 결정크기와 박막 형태학상의 관계 규명을 통해 0.95 cd/A 효율과 1784 cd/$m^2$ 휘도를 가지는 페로브스카이트 디스플레이를 제작할 수 있었다.
레이저 결정화는 비교적 낮은 온도에서 빠른 결정화를 유도할 수 있어 근본적으로 경쟁력이 있는 공정이며 유연한 고분자 기판에서도 용이하게 적용이 가능하기 때문에 페로브스카이트 유기발광 디스플레이 상용화에 기여할 수 있다.
