Recently, various types of luminous materials have been studied as candidate materials for next-generation displays. Especially, organic/inorganic hybrid perovskite materials are one of the promising materials for next generation displays. Organic/inorganic hybrid perovskite material have strong points such as high color purity, high charge carrier mobility and scalable soluble processing at low temperature. However, most of researches are focusing on green light emitting materials such as CH3NH3PbBr3 (MAPbBr3) or NH2CHNH2PbBr3 (FAPbBr3) etc. Therefore, it is important to develop perovskite materials which can emit different colors, especially shorter wavelength lights. In this thesis, I have suggested new ways to overcome the limitations of perovskite materials that can emitting shorter wavelength light than perovskite materials that has been widely studied. Here, a new protocol for fabricating a stable perovskite nanocrystal layer with tunable bandgap via simple nanocrystal pinning process was introduced. The perovskite nanocrystals were composed of MAPbBr3 mixed with (vinylbenzylamine)2PbBr4 ((VBzA)2PbBr4) which contains a photopolymerizable structure-directing ligand. With the increasing amount of (VBzA)2PbBr4, the bandgap continuously increased by reduction of the nanocrystal size and also lattice distortion. The nanocrystal film was readily polymerized upon exposure to visible light and stable in humid air more than 15 days. Its application as bluish green light emitting diodes is demonstrated. Furthermore, we introduced post treated electrical field annealing of perovskite materials. Since the electrical field which is applied to perovskite materials can induce ion migration in perovskite crystals, the crystallinity of perovskite materials can be enhanced. Additionally, to induce recrystallization of perovskite materials, heat and electrical field should be applied simultaneously. Also, MAPbBr3 PeLEDs showed better performance when the electrical field annealing is applied. With MAPbBr3 based PeLEDs, electrical field annealed sample showed 1.5 times and 2 times higher maximum luminance and current efficiency respectively. Furthermore, for quasi-2D perovskite based PeLEDs, electrical field annealed sample showed much enhanced current flow. This leads much higher luminance, otherwise it does not show any light emitting. Also after electric field annealing, EL spectrum has been shifted around 4 nm. Based on this phenomenon, while electrical field is applied, recrystallization of perovskite crystals are happen.
현재 많은 종류의 발광체들이 차세대 디스플레이 물질로써 연구가 되고 있다. 특히. 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 물질은 차세대 디스플레이 물질 후보로서 많은 기대를 받고 있다. 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 물질은 발광하는 빛의 색순도가 매우 좋고, 전하 수송 모빌리티가 가능하다는 장점을 가지고 있고 용액공정으로 200 ℃ 이하에서 쉽게 박막을 형성할 수 있다는 점에서 기대를 받고 있다. 하지만 대부분의 연구들이 녹색 영역에서 발광하는 CH3NH3PbBr3 (MAPbBr3) 또는 NH2CHNH3PbBr3 (FAPbBr3)등 에 관해서만 연구가 진행되고 있다는 한계점이 존재한다. 따라서 다양한 종류의 색을 발광할 수 있는 페로브스카이트 물질의 개발이 요구되고 있으며, 특히 그 중에서도 발광 소자를 만들기 어려운 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 소자에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는, 이러한 단점을 해결하기 위해 널리 연구되고 있는 물질들에 비해 단파장의 빛을 발광 할 수 있는 다른 페로브스카이트 물질들에 관한 연구와 이들을 이용한 소자를 제작하기 위한 공정을 개선하는 연구들을 진행하였다. 본 연구에서는 새로운 페로브스카이트 나노결정 박막을 형성하기 위한 방법을 통해 페로브스카이트 나노결정 박막의 밴드갭 조절과 함께 박막 형성이 가능함을 보였다. 페로브스카이트 나노결정은 나노결정을 이루는 MAPbBr3와 광중합이 가능한 리간드가 포함된 (vinylbenzylamine)2PbBr4 ((VBzA)2PbBr4)를 섞어서 형성할 수 있다. (VBzA)2PbBr4)의 분율을 늘릴수록 페로브스카이트 나노결정의 크기가 줄어듦과 동시에 격자의 왜곡이 발생함을 보였다. 또한 페로브스카이트 나노결정을 이루고있는 리간드의 광중합을 유도함으로써 고분자로 둘러 쌓인 페로브스카이트 나노결정을 형성하였다. 이렇게 형성된 나노결정은 70 % 의 상대습도를 유지한 공기중에서도 15일 이상 매우 안정한 거동을 보였다. 또한 MAPbBr3 뿐만 아니라 준-2차원 페로브스카이트 (quasi-2D perovskite) 물질의 전기 전도도의 향상을 위해 전기장을 통한 어닐링 공정을 개발하였다. 페로브스카이트 물질은 전기장 분위기에서 이온들이 쉽게 이동할 수 있음이 보고 되었다. 이를 통해 강제적인 이온 이동을 유도하여 보다 높은 결정성을 가지는 페로브스카이트 박막을 형성하고 소자의 특성을 비교하였다. MAPbBr3기반의 발광소자에서 휘도는 약 1.5배 전류 효율은 약 2배 증가함을 보였다. 또한 준-2차원 페로브스카이트 기반 발광 소자에서는 전기전도도의 큰 향상을 통해 보다 높은 휘도를 보였다. 또한 전기 발광 스펙트럼의 이동함을 통해 전기장을 이용한 어닐링을 통해 단순한 결정의 정렬이 아닌 결정의 재결정이 이루어짐을 알 수 있었다.
