음화학 합성법을 통한 CsPbBr3 페로브스카이트 나노입자 합성 및 전계발광 소자 아키텍쳐 연구 = Sonochemical Synthesis CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals and Studying Architecture of Electroluminescence Devices

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Perovskite, which is studying in various fields, is actively studying in the display field due to its advantages such as Full Width at Half Maximum (FWHM) and color reproducibility over commercialized organic light (OLED), quantum dot display (QLED). However, conventional synthesis requires fast nuclear generation at high temperatures and an inert gas atmosphere. In order to overcome this problem, the study applied sonochemicals and introduced a special purification process to obtain high purity materials and thin films.
Additionally, LED devices were produced using this synthesized CsPbBr3. Perovskite has its own ionic binding properties that cause the photometric characteristics to be dissipated or washed away by organic solvents. Because of this, all processes such as OLED are depositioned in high vacuum conditions. However, research is actively underway to replace the fine metal mask with the solution process by requiring the complexity of the process, along with the bending phenomenon of the fine metal mask.
Solvent Orthogonality was introduced to prevent washing away of the lower thin film when applying the upper layer, and LED devices were successfully produced. Although there are many improvements to be made over the current commercialized devices, it is significant that it presented the platform of CsPbBr3 PeLED, which was synthesized through the first phonochemical synthesis method.

국문 초록 (Abstract)

다양한 분야에서 활발히 연구 중인 페로브스카이트는 상용화된 유기발광(OLED), 양자점 디스플레이(QLED)보다 우수한 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM), 색 재현성 등의 장점으로 인해 디스플레이 분야에서 활발히 연구가 진행 중이다. 하지만 기존의 합성법이 고온에서의 빠른 핵 생성, 불활성 기체 분위기를 요구한다는 한계점을 갖고 있다. 본 연구는 이 같은 문제를 극복하기 위해 음화학 합성(Sonochemical)을 적용하였으며, 별도의 정제과정을 도입해 순도 높은 재료 및 박막을 얻을 수 있었다.
또한, 이렇게 합성된 CsPbBr3를 이용해 LED 소자를 제작하였다. 페로브스카이트는 자체 이온결합 특성으로 유기용매에 의해 광 특성이 소멸되거나, 씻겨나가는 현상이 발생한다. 때문에 OLED와 같이 전 공정이 고진공상태에서의 증착으로 이루어진다. 하지만 이는 소자 대형화에 있어 Fine metal mask의 휘어짐 현상(Sagging)과 더불어 공정의 복잡함을 요구해 이를 용액공정으로 대체하려는 연구가 활발히 진행 중에 있다.
상부층 도포 시 하부 박막의 씻겨나감 현상을 방지하기 위해 용액 직교성(Solvent Orthogonality)을 도입하였으며, 성공적으로 LED 소자를 제작할 수 있었다. 현재 상용화된 소자에 비해 개선되어야 할 사항이 많으나, 최초로 음화학 합성법을 통해 합성된 CsPbBr3PeLED(Perovskite LED)의 플랫폼을 제시했다는 점에 큰 의의를 담고 있다.

목차 (Table of Contents)

• 그림목차 ⅲ
• 국문초록 ⅴ
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1. 페로브스카이트(Perovskite) 1
• 1.1.1. 배 경 3
• 1.1.2. 페로브스카이트의 구조 5
• 1.1.3. 페로브스카이트 합성법 7
• 1.2. LED(Light Emitting Diode) 10
• 1.2.1. 페로브스카이트 LED 구조와 구동 원리 10
• 제 2 장 ALD를 통한 Al2O3/ZnO 중간층 CsPbBr3 전계발광 소자 14
• 2.1. 서 론 14
• 2.2. 실험 방법 15
• 2.3. 결과 및 토의 19
• 2.3.1. 온도 및 용매가 CsPbBr3 에 끼치는 영향 19
• 2.3.2. Al2O3, ZnO 전구체가 CsPbBr3에 끼치는 영향 21
• 2.3.3. ALD 보호층을 통한 LED 소자의 성능 증가 24
• 2.4. 결 론 29
• 제 3 장 음화학 합성 CsPbBr3 나노결정 전계발광 소자 30
• 3.1. 서 론 30
• 3.2. 실험 방법 33
• 3.3. 결과 및 토의 36
• 3.3.1. 초음파 법을 통한 CsPbBr3 나노 결정 합성 36
• 3.3.2. 전자 현미경 분석 42
• 3.3.3. 전 공정 용액처리 PNCs-LED 45
• 3.4. 결 론 51
• 참고문헌 52
• Abstract 55