Perovskite has a solar cell power conversion efficiency of 22.1% as emerging photovoltaic material. Perovskite has potential as light emitting material because good solar cell materials can be a good light emitting material. Perovskite LEDs has attracted attention as a high color purity display with a narrow FWHM of 20 nm of emission spectrum due to its inherent defect density. However, since the exciton binding energy is low, the excitons easily dissociate to free-carriers and causes low efficiency. So we have formed a low-dimensional perovskite structure which has high exciton binding energy through stoichiometry control.
In this study we have spin-coated organic-inorganic hybrid perovskite ($MAPbBr_3$) thin films by controlling molar ratio of MABr/$PbBr_2$ from 1 to 2 in precursor solution. When MABr was excessed than PbBr2, films emit the brightest photoluminescence (PL) light. For MABr/$PbBr_2$ = 2, a new crystal phase found from XRD and FT-IR. It indicates low-dimensional perovskite ($MA_nPbX_{2+n}$) was formed.
Moreover we have deposited all-inorganic perovskite ($CsPbBr_3$) thin films by thermal co-evaporation which is vacuum process. And we controlled flux ratio of CsBr/$PbBr_2$ to 0.5, 1 and 2. When flux ratio of CsBr/$PbBr_2$ = 2, films showed the high photoluminescence quantum yield (PLQY) of 70% and it has pure phase of zero-dimensional $Cs_4PbBr_6$ from XRD and Raman spectrum.
페로브스카이트는 떠오르는 태양전지 소재로서 22.1%의 광변환 효율을 보이고 있다. 좋은 태양전지 재료는 좋은 발광소자의 재료가 될 수 있기 때문에 페로브스카이트는 발광 소재로서의 가능성을 가진다. 페로브스카이트 발광다이오드는 고색순도 디스플레이로서 주목을 받고 있다. 페로브스카이트의 낮은 고유 결함 밀도로 인해 20 nm 수준의 좁은 발광 스펙트럼 반치폭을 보인다. 그러나, 엑시톤 결합 에너지가 낮기 때문에, 엑시톤은 자유 전하로 쉽게 해리되며 낮은 효율을 야기한다. 그래서 우리는 조성 조절을 통해 엑시톤 결합 에너지가 높은 저차원 페로브스카이트 구조를 형성했다.
본 연구에서는 전구체 용액에서 MABr/$PbBr_2$의 비율을 1과 2로 조절하여 유무기 하이브리드 페로브스카이트($MAPbBr_3$) 박막을 스핀코팅하여 그 특성을 비교하였다. 비율이 2일 때, 박막은 가장 밝은 광 발광 빛을 방출하였다. 또한 XRD 및 FT-IR을 통해 새로운 결정상이 존재한다는 것을 발견하였다. 이것은 저차원 페로브스카이트가 형성되었음을 나타낸다.
또한 진공공정인 열동시 증발장비를 이용하여 무기 페로브스카이트($CsPbBr_3$) 박막을 증착하였다. 이때 각 물질의 증착속도의 비율(CsBr/$PbBr_2$)을 0.5, 1, 2로 제어하였다. 증착속도의 비율이 2일 때, 박막은 70%의 높은 광발광 양자수율(PLQY)을 보였고, XRD 및 라만 스펙트럼으로부터 0차원 페로브스카이트 구조인 $Cs_4PbBr_6$가 단일상으로 형성되었음을 알 수 있었다.