나노구조 페로브스카이트 반도체 박막 제작 및 특성 연구

Abstract

페로브스카이트는 빛을 잘 흡수하며 전하 운반 능력이 뛰어난 유-무기 하이브리드 반도체 물질이다. 본 연구에서는 용액 공정을 통해 mixed bromide-iodide lead perovskite 박막을 제작하였고, 아이오딘과 브로민의 조성비를 달리하여 다양한 종류의 결정화된 페로브스카이트 박막을 얻었다. 아이오딘과 브로민의 조성비가 다른 페로브스카이트 박막의 결정구조와 광학적 특성을 X-선 회절 분석, 주사전자현미경의 이미지, 투과 및 흡수 스펙트럼을 통하여 확인할 수 있었다. 페로브스카이트를 이용한 distributed feedback(DFB) 레이저를 구현하기 위해서, 솔-젤 공정과 나노임프린트 리소그래피 방법을 사용하여 2차원 나노구조 패턴이 도입된 실리카 박막을 제작하였다. 완성된 나노구조 실리카 박막 위에 페로브스카이트 박막을 스핀코팅하여 페로브스카이트 DFB 레이저를 제작하였다. 페로브스카이트 박막과 나노구조 페로브스카이트 박막을 펄스 레이저로 여기 시켜 발광 스펙트럼을 측정하였고, 이를 통해 광학 특성을 비교할 수 있었다. 아이오딘과 브로민의 특정 비율을 가진 페로브스카이트 박막과 나노구조 페로브스카이트 박막에서, 좁은 파장 폭의 방출 스펙트럼과 발광 세기의 문턱 값이 관찰되었다. 그러나 페로브스카이트 박막의 발광 파장은 박막의 두께가 증가하여도 변하지 않았다. 또한, 페로브스카이트 박막으로부터 방출된 빛은 반도체 박막에서 보여 지는 superfluorescence와 같이 모든 방향에서 일정한 세기로 발광하였다. 나노구조 페로브스카이트 박막에서 가장 낮은 문턱에너지 값과 좁은 폭의 방출 스펙트럼이 보였다. mixed bromide-iodide lead perovskite의 발광 특성에 기반 한 본 연구는, 페로브스카이트 물질의 응용을 레이저 및 발광다이오드와 같은 분야로 확장시킬 수 있을 것이다.