나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 다롄(大連) 화학물리 연구소 "복잡 분자 체계 반응 동력학 연구팀"의 한커리(韓克利) 연구원 연구팀은 비(非) 납계 페로브스카이트 콜로이드(Non lead perovskite colloid) 나노 결정의 자체 함몰 상태 여기자에 대한 조정 제어를 통해 와이드밴드 백광(白光) 조명을 실현한 동시에 발광 양자 생성 비율을 효과적으로 향상시키는데 성공함.

최근 연구팀은 비(非) 납계 페로브스카이트 나노 결정 캐리어 동력학에 대한 연구를 지속하였으며, 지난 2018년도에 최초로 비 납계 페로브스카이트 나노 결정에 대한 간접 밴드 갭으로부터 직접 밴드 갭으로의 전환을 실현하는데 성공하였음(J. Am. Chem. Soc.).

밴드 갭 유형이 자체 함몰 여기자 발광에 끼치는 영향에 대한 연구를 실행하기 위해 연구팀은 두 가지 밴드 갭 유형의 비(非) 납계 페로브스카이트 나노 결정인 Cs2AgBiCl6(간접 밴드 갭)과 Cs2AgIn0.9Bi0.1Cl6(직접 밴드 갭)의 자체 함몰 여기자 동력학에 대한 심층적인 연구를 수행하였음.

연구 결과, 간접 밴드 갭 나노 결정 중, 광자의 흡수와 캐리어의 복합 과정은 강한 전자-포논 커플링 효과를 동반하게 되며, 자체 함몰 여기자는 주로 비(非) 복사 이동 방식의 복합을 통해 실온 하에서 거의 형광을 방사하지 않는 것으로 나타났으며, 직접 밴드 갭 페로브스카이트 나노 결정은 밝은 와이드 밴드 백광 방사를 할 수 있는 것으로 나타났음.

연구팀은 관련 연구를 통해 직접 밴드 갭을 보유한 K+/Ag+、Li+/Ag+ 합금의 이중 페로브스카이트 콜로이드 나노 결정을 합성하는데 성공하였으며, 펨토초(Femtosecond) 순간상태 흡수 광 스펙트럼을 통해 K+/Ag+、Li+/Ag+ 합금의 이중 페로브스카이트 콜로이드 나노 결정은 자체 함몰 상태 여기자의 비(非) 복사 이동 복합을 억제할 수 있기 때문에 동 콜로이드 나노 결정은 더욱 높은 발광 양자 생성 비율 및 더욱 넓은 발광 광 스펙트럼을 나타낼 수 있다는 점을 발견하였음.

그 외, 연구팀은 동 콜로이드 나노 결정 소재를 이용하여 백광 방사가 가능한 간이 LED 디바이스를 개발하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 비(非) 납계 페로브스카이트 자체 함몰 상태 여기자 동력학에 대해 보다 더 심층적인 이해를 할 수 있도록 한 동시에 백광 방사 비(非) 납계 페로브스카이트 소재 디자인 및 합성을 위한 중요한 가이드라인을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Science Bulletin’ ("Self-trapped exciton engineering for white-light emission in colloidal lead-free double perovskite nanocrystals") 지에 게재됨.