나노기술 및 정책 정보

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납 할로겐 페로브스카이트 소재는 비교적 높은 광 흡수 계수, 캐리어 이전 비율, 전하 확산 길이, 비교적 낮은 결함 상태 농도 등 우수한 광전기 특성을 보유하고 있기 때문에 레이저 기기, 발광 다이오드와 광전기 검출기 등에 사용할 수 있으며, 용액 스핀 코팅 방법으로 제조한 페로브스카이트 필름은 각종 유형의 광전기 디바이스에 폭넓게 응용될 수 있음. 

하지만 필름 페로브스카이트는 고 밀도의 결정계를 보유하고 있으며, 비교적 높은 결함 상태 밀도를 발생시켜 더욱 많은 복사가 없는 복합을 실현하고 캐리어의 수명에 영향을 끼쳐 디바이스의 성능 변화 차이를 발생시키게 되는데 단결정 페로브스카이트는 다결정 페로브스카이트에 비해 더욱 작은 결함 농도를 보유하고 있기 때문에 더욱 큰 캐리어 이전 비율을 보유하고 있으며 한층 더 디바이스 성능을 향상시킬 수 있어 현재 대 면적을 보유하고 있는 동시에 높은 광학 증익(增益) 특성을 보유하고 있는 단결정 페로브스카이트 필름 제조는 여전히 큰 도전에 직면하여 있는 상황임.

중국과학원 산하 "국가 나노 과학 센터" 류신펑(劉新風, 유신풍) 연구원 연구팀은 베이징(北京, 북경) 대학교 후샤오융(胡小永, 호소영), 장칭(張靑) 교수 연구팀과 공동 연구를 실행하고, c면 사파이어 기판 상에서 대 면적의 CsPbBr3 단결정 필름을 제조하는데 성공하여 이슈가 되고 있음. 

연구팀은 기체 위상 외연 성장 온도와 기판 농도에 대한 조정 제어를 통해 대 면적 CsPbBr3 단결정 필름 성장을 실현하였는데 형태와 구조 표면 특징 분석을 통해 동 필름은 높은 결정 품질과 낮은 결함 밀도를 보유하고 있다는 점을 입증함.

이번 연구를 실행하는 과정에서 단결정 필름의 광학 증익(增益) 성능에 대한 분석을 실행한 결과, 자발적으로 확대한 복사 한도 수치가 8μJ cm-2 수준에 도달하고, 광학 증익(增益) 계수는 최대 1255±160 cm-1 수준에 달하는 것으로 나타났음. 또한, "초점을 맞추는 이온 빔(focused ion beam, FIB) 에칭(Etching) 기술"을 이용하여 CsPbBr3 단결정 필름을 미크론 디스크 배열로 가공하고, 동 배열의 급속한 발사 현상을 실현하였는데 급속한 발사 한도 수치는 1.6μ J cm-2에 도달하는 것으로 나타났음.

이런 우수한 성능은 CsPbBr3 단결정 필름이 미래 광학 집적 분야에서 폭넓은 응용 전망을 보유할 것이라는 점을 예시하고 있음.

본 연구 성과는 ACS Nano("Large-Scale Thin CsPbBr3 Single-Crystal Film Grown on Sapphire via Chemical Vapor Deposition: Toward Laser Array Application")에 게재됨.