KR102515246B1 - A METHOD FOR PREPARING A NOVEL CsPbBr3/Glass COMPOSITE AND A CsPbBr3/Glass COMPOSITE PREPARED THEREBY - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체에 관한 것으로, 용매를 사용하지 않고 CsPbBr3의 전구체를 저온 소결이 가능한 유리 프릿에서 재결정화함으로써 기존의 복잡한 melt-quenching 공정을 간소화시킬 수 있다.
또한, 상기 제조 방법에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체는 우수한 녹색 형광 특성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 유기 매트릭스 내에 CsPbBr3을 매립시킴으로써 내수성을 극대화시킬 수 있다.
The present invention relates to a method for preparing a novel CsPbBr 3 /Glass composite and a CsPbBr 3 /Glass composite prepared thereby, which is obtained by recrystallizing a precursor of CsPbBr 3 from a glass frit capable of low-temperature sintering without using a solvent. The melt-quenching process can be simplified.
In addition, the CsPbBr 3 /Glass composite prepared by the above preparation method may exhibit excellent green fluorescence characteristics and maximize water resistance by embedding CsPbBr 3 in an organic matrix.

Description

신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체{A METHOD FOR PREPARING A NOVEL CsPbBr3/Glass COMPOSITE AND A CsPbBr3/Glass COMPOSITE PREPARED THEREBY}Manufacturing method of novel CsPbBr3/Glass composite and CsPbBr3/Glass composite prepared thereby

본 발명은 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체에 관한 것이다. 보다 상세하게는 용매를 사용하지 않으면서, CsPbBr3의 전구체를 저온 소결이 가능한 유리 프릿에서 재결정화시킴으로써 제조공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 녹색 형광 특성 및 내수성을 나타낼 수 있는 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a novel CsPbBr 3 /Glass composite and a CsPbBr 3 /Glass composite prepared thereby. More specifically, a novel CsPbBr 3 that can not only simplify the manufacturing process by recrystallizing the precursor of CsPbBr 3 in a glass frit capable of low-temperature sintering without using a solvent, but also exhibit excellent green fluorescence characteristics and water resistance. /Glass composite manufacturing method and the CsPbBr 3 /Glass composite prepared thereby.

페로브스카이트는, 세라믹 산화물의 1종으로, 1839년에 독일의 광물학자 구스타프·로제가 러시아 중부 경내에 있는 우랄산맥에서 암석 샘플을 발견하였고, 그 주요성분이 페로브스카이트의 티탄산 칼슘(CaTiO3)화합물이기 때문에, 상기와 같은 명칭이 생겼다. 결정학에 있어서, 그 분자식 중 각 화합물의 비(1:1:3)로 약칭하여, 113구조로도 불리운다. 이상적인 페로브스카이트 구조의 일반식은 ABX3이고, 여기에서, A는 K+, Na+, Pb2+, Ba2+ 등 20 종류 이상의 원소일 수 있고, B는 Cr3+, Nb5+, Zr4+ 등 50 종류 이상의 원소일수 있고, X는 O, Cl, Br, I, S 등 음이온으로 구성될 수도 있다. 중심 금속 양이온 B와 음이온 X는, 배위 팔면체 구조를 형성하고, A는 팔면체의 틈에 존재하여 BX3음이온의 전하를 평형시키는 작용을 한다. Perovskite is a type of ceramic oxide. In 1839, German mineralogist Gustav Rosé discovered a rock sample in the Ural Mountains in central Russia, and its main component is calcium titanate (CaTiO) of perovskite. 3 ) Because it is a compound, the above name was created. In crystallography, it is abbreviated as the ratio (1:1:3) of each compound in its molecular formula, and is also called the 113 structure. The general formula of the ideal perovskite structure is ABX 3 , where A can be K + , Na + , Pb 2+ , Ba 2+ and more than 20 kinds of elements, B is Cr 3+ , Nb 5+ , It may be more than 50 kinds of elements such as Zr 4+ , and X may be composed of anions such as O, Cl, Br, I, and S. The central metal cation B and the anion X form a coordinated octahedral structure, and A exists in the gap of the octahedron to balance the charges of the BX 3 anion.

일반적인 유무기 금속-할라이드 페로브스카이트 소재는 ABX3(A: 유기 또는 무기 1가 양이온, B: 2가 금속 양이온, X: Cl, Br 및 I) 화학식을 가지며 높은 광 흡광계수(optical absorption coefficient) 및 캐리어 이동도(carrier mobility)를 나타내며, 긴 전하 확산 거리(electron diffusion length) 및 낮은 엑시톤 결합 에너지(excition binding energy)를 나타내는 등 우수한 광전자 특성 때문에 태양전지, 광 검출기, 습도센서 등 광전소재 및 소자 영역에서 많은 주목을 받고 있다.Common organic-inorganic metal-halide perovskite materials have a chemical formula of ABX 3 (A: organic or inorganic monovalent cation, B: divalent metal cation, X: Cl, Br and I) and have a high optical absorption coefficient ) and carrier mobility, and excellent optoelectronic properties such as long electron diffusion length and low exciton binding energy, so it is used in photovoltaic materials such as solar cells, photodetectors, humidity sensors, and It is receiving a lot of attention in the field of devices.

또한, 할라이드 페로브스카이트의 밴드갭 구조에서 나타나는 좁은 방출 파장 대역폭(emission bandwidths) 및 높은 양자 효율(quantum yields) 그리고 할로겐화 음이온의 상이한 조성비에 따라 밴드갭이 제어되는 광 전기적 특성들은 디스플레이용 발광소자의 연구에 관심을 불러일으키고 있다.In addition, the narrow emission wavelength bandwidths and high quantum yields appearing in the bandgap structure of halide perovskite and the optoelectrical properties in which the bandgap is controlled according to the different composition ratios of halide anions are a light emitting device for display. is arousing interest in the study of

한편, A-site에 유기 양이온이 치환된 유무기 하이브리드 타입에 비하여, Cs1+을 적용한 무기 페로브스카이트 소재는 특히 열적 안정성이 우수한 것으로 알려져 있으나, 금속-할라이드 페로브스카이트 소재의 외부 공기, 습도, 빛에 대한 낮은 안정성으로 인해 그 특성에 심각한 열화 현상이 나타나는 문제가 있다. On the other hand, compared to the organic-inorganic hybrid type in which organic cations are substituted at the A-site, the inorganic perovskite material to which Cs 1+ is applied is known to have particularly excellent thermal stability, but the external air of the metal-halide perovskite material However, due to low stability against humidity and light, there is a problem in that a serious deterioration phenomenon appears in its properties.

보다 구체적으로, 무기 페로브스카이트 소재는 원자 간 이온 결합성을 갖는 특성 때문에 수분 및 극성 용매에 매우 취약하여 ion migration에 의한 구조적 분해가 쉬운 특징을 가지고 있다. More specifically, inorganic perovskite materials are highly vulnerable to moisture and polar solvents due to the property of having interatomic ionic bonds, and thus have the characteristics of easy structural decomposition by ion migration.

이에 최근 수년간 금속-할라이드 페로브스카이트 소재의 수분 및 공기 취약성을 극복하기 위해 세라믹 소재를 모재로 응용한 다양한 연구가 진행되어 왔다. Accordingly, in recent years, various studies have been conducted using ceramic materials as base materials to overcome the moisture and air vulnerabilities of metal-halide perovskite materials.

구체적으로, 메조포러스 실리카를 사용하고 CsPbX3 quantum dot(QD)을 흡착하여 음이온 교환을 막음으로써 안정성을 높일 수 있는 나노 복합체가 보고되었으며, 3-aminopropyl triethoxysilane의 가수분해를 통해서 페로브스카이트 QD/silica 나노 복합체를 합성함으로써, 공기 노출로부터의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 방법이 개시되었다.Specifically, a nanocomposite that can increase stability by using mesoporous silica and adsorbing CsPbX 3 quantum dot (QD) to block anion exchange has been reported, and perovskite QD/ By synthesizing a silica nanocomposite, a method capable of greatly improving stability from air exposure has been disclosed.

한편, melt-quenching법을 이용하여 세라믹 매트릭스에 페로브스카이트 quantum dot(QD)을 직접 매립시킴으로써 페로브스카이트 나노 결정이 수분과 공기에 의해 열화되는 현상을 최소화하는 것에 대한 연구가 보고되었으며, 인산염 유리에 매립된 CsPbBr3 quantum dot(QD)은 2016년 Zhao 그룹에서 처음 공개된 이후로 안정성 및 광특성을 개선하기 위해 유리 매트릭스 기반으로 CsPbX3 quantum dot(QD)복합체 형태의 다양한 시스템들이 보고되었다.On the other hand, research has been reported on minimizing the degradation of perovskite nanocrystals by moisture and air by directly embedding perovskite quantum dots (QDs) in a ceramic matrix using the melt-quenching method. Since CsPbBr 3 quantum dot (QD) embedded in phosphate glass was first disclosed by the Zhao group in 2016, various systems in the form of CsPbX 3 quantum dot (QD) composites based on glass matrix have been reported to improve stability and optical properties. .

이와 같이 앞서 보고된 연구 결과를 통해서 CsPbX3 입자가 유리 매트릭스에 내장되는 경우, 더 나은 화학적 안정성과 금속-할라이드 페로브스카이트 고유의 광학적 특성을 보인다는 결론을 쉽게 도출할 수 있었다.Through the previously reported research results, it was easy to conclude that when CsPbX 3 particles are embedded in a glass matrix, they exhibit better chemical stability and unique optical properties of metal-halide perovskite.

본 출원인은 선행연구들을 바탕으로 CsPbBr3의 전구체인 CsBr와 PbBr2를 용매를 전혀 사용하지 않고 유리 매트릭스 내에서 재결정(recrystallization) 하여 CsPbBr3/Glass 복합체를 얻고자, 약 650 ℃ 이하의 저온 소결이 가능한 상용화 유리 프릿(glass frits)과 CsPbBr3 전구체를 종래의 phosphor in glass (PIG) 소결 공정에 적용하여, "용융-급랭-어닐링-냉각 과정"을 거쳐야 하는 다소 복잡한 melt-quenching법을 간소화하고 녹색 형광 특성과 내수성을 확보할 수 있는 CsPbBr3/glass 복합체 제조방법 및 이를 통해 제조된 CsPbBr3/glass 복합체를 발명하기에 이르렀다.Based on previous studies, the present applicant recrystallizes CsBr and PbBr 2 , which are precursors of CsPbBr 3 , in a glass matrix without using any solvent to obtain a CsPbBr 3 /Glass composite. By applying possible commercially available glass frits and CsPbBr 3 precursors to the conventional phosphor in glass (PIG) sintering process, the rather complicated melt-quenching method, which has to go through a “melting-quenching-annealing-cooling process”, is simplified and green A method for manufacturing a CsPbBr3/glass composite capable of securing fluorescence characteristics and water resistance and a CsPbBr3/glass composite prepared through the manufacturing method have been invented.

KR 10-2020-0078290 AKR 10-2020-0078290 A

본 발명의 목적은 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for preparing a novel CsPbBr 3 /Glass composite and a CsPbBr 3 /Glass composite prepared thereby.

본 발명의 다른 목적은 용매를 사용하지 않으면서, CsPbBr3의 전구체를 저온 소결이 가능한 유리 프릿에서 재결정화함으로써, 기존의 복잡한 melt-quenching법을 간소화시킬 수 있는 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to prepare a novel CsPbBr 3 /Glass composite that can simplify the existing complex melt-quenching method by recrystallizing the precursor of CsPbBr 3 in a glass frit capable of low-temperature sintering without using a solvent. is to provide a way

본 발명의 다른 목적은 상기 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법에 의해 제조됨으로써 우수한 녹색 형광 특성 및 내수성을 나타낼 수 있는 CsPbBr3/Glass 복합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a CsPbBr 3 /Glass composite that can exhibit excellent green fluorescence characteristics and water resistance by being prepared by the method for preparing the novel CsPbBr 3 /Glass composite.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법은 1) 알루미나 유발에 유리 프릿(glass frits), CsBr 및 PbBr2을 혼합하고 그라인딩하는 혼합분말 제조단계; 2) 상기 혼합분말을 가압하여 분말 성형체를 제조하는 단계; 및 3) 상기 분말 성형체를 소결시키는 소결단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a method for producing a CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention includes 1) mixing and grinding glass frits, CsBr and PbBr 2 in an alumina mortar to prepare a mixed powder; 2) pressurizing the mixed powder to prepare a powder molded body; and 3) a sintering step of sintering the powder compact.

상기 소결단계는 상기 분말 성형체를 450 내지 700 ℃의 조건에서 유지시킨 후 서냉하는 것일 수 있다.The sintering step may be to slowly cool the powder molded body after maintaining it under conditions of 450 to 700 °C.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체는 상기 제조 방법에 의해 제조된 것이다.A CsPbBr 3 /Glass composite according to another embodiment of the present invention is prepared by the above manufacturing method.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 녹색 형광 특성 및 내수성이 우수한 것이다.The CsPbBr 3 /Glass composite has excellent green fluorescence characteristics and water resistance.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 광발광 스펙트럼의 측정 시, 500 내지 550 nm의 범위에서 피크를 나타낼 수 있다.The CsPbBr 3 /Glass composite may show a peak in the range of 500 to 550 nm when measuring a photoluminescence spectrum.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 15 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)을 나타낼 수 있다.The CsPbBr 3 /Glass complex may exhibit a full width at half maximum (FWHM) of 15 to 25 nm.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광소자는 상기 CsPbBr3/Glass 복합체를 포함할 수 있다.A light emitting device according to another embodiment of the present invention may include the CsPbBr 3 /Glass composite.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법은 1) 알루미나 유발에 유리 프릿(glass frits), CsBr 및 PbBr2을 혼합하고 그라인딩하는 혼합분말 제조단계; 2) 상기 혼합분말을 가압하여 분말 성형체를 제조하는 단계; 및 3) 상기 분말 성형체를 소결시키는 소결단계를 포함할 수 있다.A method for producing a CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention includes: 1) preparing a mixed powder of mixing and grinding glass frits, CsBr and PbBr 2 in an alumina mortar; 2) pressurizing the mixed powder to prepare a powder molded body; and 3) a sintering step of sintering the powder compact.

상기 CsBr 및 PbBr2는 CsPbBr3의 전구체로서, 1:1의 몰 비율로 첨가되어 유리 매트릭스인 상기 유리 프릿(glass frits) 내에서 solid-solution 매커니즘에 의해 상기 CsBr 및 PbBr2 분말이 재결정화(recrystallization)될 수 있다.The CsBr and PbBr 2 are precursors of CsPbBr 3 , and are added at a molar ratio of 1:1 to allow recrystallization of the CsBr and PbBr 2 powder by a solid-solution mechanism in the glass frit, which is a glass matrix. ) can be

한편, 종래 CsPbBr3 나노 결정이 매립된 세라믹 복합체는 3 가지 주요한 열처리 경로를 갖는 melting-quenching 공정을 통해 얻어진다. Meanwhile, a conventional ceramic composite in which CsPbBr 3 nanocrystals are embedded is obtained through a melting-quenching process having three main heat treatment routes.

구체적으로, 모재인 유리 매트릭스 및 페로브스카이트 전구체 혼합 분말이 1000 ℃ 이상의 고온에서 용융 후, 캐스팅(casting)되는 과정이 진행되며, 이후 잔류 열적 스트레스를 해소하는 어닐링 과정이 진행됨으로써 페로브스카이트 결정이 석출된다. 이후, 420 내지 460 ℃ 대역에서 약 10 시간 동안 열처리하는 단계를 거쳐 페로브스카이트/세라믹 복합체를 제조하는 공정이 요구되었다.Specifically, the glass matrix and the perovskite precursor mixture powder, which are base materials, are melted at a high temperature of 1000 ° C. or higher, followed by casting, and then an annealing process to relieve residual thermal stress is performed, thereby forming perovskite crystals are precipitated Thereafter, a process of preparing a perovskite/ceramic composite through heat treatment at 420 to 460 °C for about 10 hours was required.

다만, 상기 melting-quenching 공정은 용융-급랭-어닐링-냉각 과정을 거쳐야하는 번거로움이 수반되는 문제가 있었으며, 이에 본 발명에서는 상기 melting-quenching 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 녹색 형광 특성 및 내수성이 우수한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법을 개발하였다.However, the melting-quenching process had a problem of having to go through the melting-quenching-annealing-cooling process, so in the present invention, not only can the melting-quenching process be simplified, but also green fluorescence characteristics and water resistance A method for preparing this excellent CsPbBr 3 /Glass composite was developed.

구체적으로, 상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법은 1) 알루미나 유발에 유리 프릿(glass frits), CsPbBr3의 전구체인 CsBr 및 PbBr2을 혼합하고 15 내지 20분 동안 그라인딩하는 혼합분말 제조단계; 2) 상기 혼합분말을 가압하여 분말 성형체를 제조하는 단계; 및 3) 상기 분말 성형체를 소결시키는 소결단계를 포함할 수 있다.Specifically, the manufacturing method of the CsPbBr 3 /Glass composite includes 1) mixing glass frits, CsBr and PbBr 2 , which are precursors of CsPbBr 3 , in an alumina mortar and grinding for 15 to 20 minutes; 2) pressurizing the mixed powder to prepare a powder molded body; and 3) a sintering step of sintering the powder compact.

한편, 상기 CsPbBr3의 전구체인 CsBr 및 PbBr2는 재결정 과정에서 서로 응집되어 벌크(bluk) CsPbBr3 구조를 형성할 수 있으며, 이 경우, 페로브스카이트 소재의 낮은 엑시톤 결합 에너지에 의해 금속-할라이드 페로브스카이트 특유의 광특성을 발현하기 어려운 문제가 있다.Meanwhile, CsBr and PbBr 2 , precursors of the CsPbBr 3 , may be aggregated with each other during the recrystallization process to form a bulk CsPbBr 3 structure. In this case, the metal-halide is formed by the low exciton binding energy of the perovskite material. There is a problem that it is difficult to express the unique optical properties of perovskite.

이에, 바람직하게는 본 발명에서는 유리 매트릭스로 사용되는 상기 유리 프릿(glass frits)에 내장된 CsPbBr3 의 응집 현상을 억제하기 위해, 첨가제인 세라믹 분말 입자를 첨가할 수 있다.Accordingly, preferably, in the present invention, in order to suppress aggregation of CsPbBr 3 embedded in the glass frits used as a glass matrix, ceramic powder particles as an additive may be added.

상기 첨가제로 첨가되는 세라믹 분말 입자는 CsPbBr3 의 분산매 역할을 하는 것으로, 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 퓸드 실리카(fumed silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 상기 세라믹 분말 입자는 퓸드 실리카(fumed silica)일 수 있다.The ceramic powder particles added as the additive serve as a dispersion medium for CsPbBr 3 , and may be selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), fumed silica, and mixtures thereof. Preferably, the ceramic powder particles may be fumed silica.

상기 산화 알루미늄(Al2O3)은 산소 및 알루미늄의 화합물로 일루미나라고도 한다. 분자량은 101.94이며, 녹는점은 2090 ℃이다. 녹는점이 높고 굳은 무색의 결정 가루로서 알루미늄을 만드는 원료로 사용되어진다. 강옥은 천연에서 나는 순수한 알루미나이며, 루비·사파이어는 불순물로 인해 붉은색, 푸른색을 띄는 알루미나이다. 한편, 상기 산화 알루미늄(Al2O3)은 보크사이트의 주성분으로서도 산출된다. 물에 녹지 않고, 양성(兩性) 산화물이지만 세게 열화하는 경우, 산에도 녹지 않는다. 상기 산화 알루미늄(Al2O3)의 용도는 다양하며, 구체적으로 촉매, 촉매 담체, 연마재에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, IC 패키지, 세라믹스 배선판 등에 사용된다.The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is a compound of oxygen and aluminum and is also called Illumina. It has a molecular weight of 101.94 and a melting point of 2090 °C. It is a hard, colorless crystalline powder with a high melting point and is used as a raw material for making aluminum. Corundum is pure alumina from nature, and ruby and sapphire are alumina with red and blue colors due to impurities. On the other hand, the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is also calculated as a main component of bauxite. It is insoluble in water and is an amphoteric oxide, but is also insoluble in acid when strongly degraded. The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) has various uses, and specifically, it can be used in catalysts, catalyst carriers, and abrasives, as well as used in IC packages, ceramic wiring boards, and the like.

상기 이산화규소(SiO2)는 규소 산화물로서, 규산 무수물이라고도 불리는 물질로 석영이나 다양한 생물체에서 쉽게 발견할 수 있다. 상기 이산화 규소는 모래의 주요 성분으로써 전 세계적으로 가장 풍부한 물질 중 하나이다. 용융된 석영, 실리카 겔 및 에어로젤 형태로 만들어 사용할 수 있으며, 구조재, 전기 절연체, 식품이나 제약 산업 등에 다양하게 활용되고 있다. The silicon dioxide (SiO 2 ) is a silicon oxide, also called silicic acid anhydride, and can be easily found in quartz or various living organisms. Silicon dioxide is one of the most abundant materials worldwide as a major component of sand. It can be made and used in the form of fused quartz, silica gel and airgel, and is widely used in structural materials, electrical insulators, food and pharmaceutical industries.

한편, 미세하게 분쇄한 결정질 이산화 규소를 흡입하면 인체에 유해하여, 심한 염증을 동반한 규폐증, 기관지염, 폐암, 류머티즘성 관절염 등을 유발할 수 있다. 또한 비정질 이산화 규소 역시 고농도로 섭취할 경우 염증을 유발하기도 한다. 모래의 주요 성분인 이산화 규소의 경우 95%는 콘크리트 생산과 같은 건설 산업에 사용될 뿐만 아니라 녹는점이 매우 높아 엔지니어링 기기나 기타 응용 분야에 사용될 수 있는 금속 부품의 주조에 쓰이기도 한다.On the other hand, inhaling finely pulverized crystalline silicon dioxide is harmful to the human body and can cause silicosis, bronchitis, lung cancer, rheumatoid arthritis, etc. accompanied by severe inflammation. In addition, amorphous silicon dioxide also causes inflammation when ingested in high concentrations. In the case of silicon dioxide, the main component of sand, 95% is used not only in the construction industry, such as in concrete production, but also in the casting of metal parts that can be used in engineering devices and other applications due to its very high melting point.

상기 퓸드 실리카(fumed silica)는 표면적이 매우 크고 순도가 높을 뿐만 아니라, 화학 제조 공정에서 사슬을 형성하는 경향이 있는 미세입자이다. 클로로 실란을 1000 ℃ 이상의 산소 및 수소의 화염 속에 주입하여 제조된다. 원료인 상기 클로로 실란은 광물성 이산화 규소(SiO2)를 코크스와 환원시켜 얻은 야금 실리콘과 염화수소의 반응을 통해 합성할 수 있다. The fumed silica is a fine particle that has a very large surface area and high purity, and tends to form chains in a chemical manufacturing process. It is prepared by injecting chlorosilanes into a flame of oxygen and hydrogen above 1000 °C. The chlorosilane as a raw material may be synthesized through a reaction between metallurgical silicon obtained by reducing mineral silicon dioxide (SiO 2 ) with coke and hydrogen chloride.

한편, 상기 퓸드 실리카(fumed silica) 분말은 라미네이팅 및 겔 코트 응용 분야에 사용되며, 실리카겔과 마찬가지로 건조제로 사용된다. 광 확산 특성으로 화장품에 사용되기도 하며, 치약과 같은 제품에서 가벼운 연마제로 사용되기도 한다. 더 나아가, 실리콘 엘라스토머의 필러와 페인트, 코팅, 인쇄 잉크, 접착제, 화장품, 실란트, 세면 도구, 식품, 음료 및 불포화 폴리 에스테르 수지의 점도를 조정하는데 이용되기도 한다.On the other hand, the fumed silica powder is used for laminating and gel coat applications, and is used as a drying agent like silica gel. It is also used in cosmetics for its light diffusing properties, and is also used as a light abrasive in products such as toothpaste. Furthermore, it is used to adjust the viscosity of fillers of silicone elastomers and paints, coatings, printing inks, adhesives, cosmetics, sealants, toiletries, foods, beverages and unsaturated polyester resins.

바람직하게는, 상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법은 1) 알루미나 유발에 유리 프릿(glass frits), CsBr 및 PbBr2을 혼합하고 15 내지 20분 동안 그라인딩하는 제1 혼합분말 제조단계; 2) 상기 제1 혼합분말에 퓸드 실리카(fumed silica)를 첨가하여 10 내지 15 분 동안 그라인딩하는 제2 혼합분말 제조단계; 3) 상기 제2 혼합분말을 가압하여 분말 성형체를 제조하는 단계; 및 4) 상기 분말 성형체를 소결시키는 소결단계를 포함할 수 있다.Preferably, the method for preparing the CsPbBr 3 /Glass composite includes: 1) a first mixed powder preparation step of mixing glass frits, CsBr, and PbBr 2 in an alumina mortar and grinding for 15 to 20 minutes; 2) preparing a second mixed powder by adding fumed silica to the first mixed powder and grinding for 10 to 15 minutes; 3) pressurizing the second mixed powder to prepare a molded body; and 4) a sintering step of sintering the powder compact.

즉, 제조 공정 상, 상기 첨가제를 첨가함으로써 CsBr 및 PbBr2이 재결정 과정에서 서로 응집되어 벌크(bluk) 구조를 형성하는 것을 방지함으로써, 금속-할라이드 페로브스카이트 특유의 광특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.That is, in the manufacturing process, by adding the additive, CsBr and PbBr 2 are prevented from aggregating with each other to form a bulk structure in the recrystallization process, thereby improving the optical properties unique to metal-halide perovskite There are advantages.

보다 바람직하게는 상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법에 포함되는 유리 프릿, 전구체(CsBr+PbBr2) 및 세라믹 분말 입자는, 유리 프릿 100 중량부에 대하여 전구체 3 내지 6 중량부 및 세라믹 분말 입자 3 내지 12 중량부로 포함될 수 있다.More preferably, the glass frit, precursor (CsBr+PbBr 2 ) and ceramic powder particles included in the manufacturing method of the CsPbBr 3 /Glass composite are 3 to 6 parts by weight of the precursor and ceramic powder particles 3 based on 100 parts by weight of the glass frit. to 12 parts by weight.

상기 중량범위에 의하는 경우, 상기 성분들의 혼합에 따른 우수한 녹색 형광 특성 또는 우수한 내수성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.In the case of the above weight range, there is an advantage of exhibiting excellent green fluorescence characteristics or excellent water resistance according to the mixing of the components.

다만, 상기 중량범위 미만인 경우, 녹색 형광 특성이 미미한 문제가 있으며, 상기 중량범위를 초과하는 경우, 과량의 CsPbBr3 가 응집되어 벌크 상태를 형성함으로써 녹색 형광 특성이 미미할 뿐만 아니라, 소결 완성도가 떨어지는 문제가 있다.However, if it is less than the above weight range, there is a problem in that the green fluorescence property is insignificant, and if it exceeds the above weight range, excessive CsPbBr 3 aggregates to form a bulk state, resulting in insignificant green fluorescence property and poor sintering completeness. there is

상기 소결단계는 상기 분말 성형체를 450 내지 700 ℃의 조건에서 유지시킨 후 서냉하는 것일 수 있다.The sintering step may be to slowly cool the powder molded body after maintaining it under conditions of 450 to 700 °C.

앞서 살핀 melt-quenching 공정은 1000 ℃ 이상의 고온 조건에서의 열처리를 포함하여, 주요한 3가지 열처리 경로를 거치게 된다. 이에 본 발명은 상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법을 통해 기존의 복잡한 melt-quenching 공정을 보다 간소화하는 장점이 있을 뿐만 아니라, 용매를 전혀 사용하지 않으면서 저온 소결이 가능한 유리 프릿을 이용하여 저온 조건에서도 소결 완성도가 높은 CsPbBr3/Glass 복합체를 제조할 수 있는 장점이 있다.The above salpin melt-quenching process goes through three main heat treatment routes, including heat treatment under high temperature conditions of 1000 ° C or higher. Accordingly, the present invention not only has the advantage of simplifying the existing complex melt-quenching process through the manufacturing method of the CsPbBr 3 /Glass composite, but also uses a glass frit capable of low-temperature sintering without using a solvent at low temperature conditions. It has the advantage of being able to manufacture a CsPbBr 3 /Glass composite with high sintering perfection.

이에, 상기 소결단계는 상기 분말 성형체를 전기로에 넣어 450 내지 700 ℃의 조건에서 1시간 이내로 유지시킨 후, 서냉하는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 650 ℃의 조건에서 10분 간 유지시킨 후 서냉하는 것일 수 있다.Therefore, the sintering step may be to put the powder compact in an electric furnace and maintain it within 1 hour at 450 to 700 ° C., and then slowly cool it, more preferably, slowly cool it after maintaining it at 650 ° C. for 10 minutes. it could be

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체는 상기 제조 방법에 의해 제조된 것이며,The CsPbBr 3 /Glass composite according to another embodiment of the present invention is prepared by the above manufacturing method,

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 녹색 형광 특성 및 내수성이 우수한 것이다.The CsPbBr 3 /Glass composite has excellent green fluorescence characteristics and water resistance.

무기 페로브스카이트 중 하나인 상기 CsPbBr3는 높은 광흡광계수 및 캐리어 이동도(carrier mobility)를 나타내며, 긴 전하 확산 거리(electron diffusion lenth)를 나타내는 성질이 있을 뿐만 아니라, 낮은 엑시톤 결합 에너지(exiton binding energy)를 나타내는 등 우수한 광 전자 특성을 갖는다.The CsPbBr 3 , which is one of the inorganic perovskites, exhibits a high light absorption coefficient and carrier mobility, has a long electron diffusion lenth, and has a low exciton binding energy (exiton binding energy) and has excellent optoelectronic properties.

이에, CsPbBr3는 상기 우수한 광 전자 특성 및 형광 특성을 활용하여 태양전지, 다이오드, 광 검출기, 광전소재 등의 분야에서 활용되고 있다.Accordingly, CsPbBr 3 is utilized in fields such as solar cells, diodes, photodetectors, and photoelectric materials by utilizing the excellent optoelectronic and fluorescent properties.

그러나, 상기 무기 페로브스카이트인 CsPbBr3 은 고유한 이온성을 나타냄으로써, 내수성이 떨어지는 문제가 있는 바, 물이 존재하는 모든 분야에 대해 활용 가능성이 떨어지는 문제가 있다.However, the inorganic perovskite CsPbBr 3 exhibits unique ionicity, and thus has poor water resistance, and thus has a low possibility of utilization in all fields where water exists.

이를 극복하기 위해 양쪽성 이온(Zwitterions), 유, 무기 하이브리드 이온쌍, 티오펜 및 피리딘과 같은 유기 루이스 염기 및 SiO2, Al2O3, Ta2O5와 같은 금속 산화물을 이용하여 내수성을 향상시키려는 연구가 진행되어 왔으나, 그 효과가 미미한 실정이다.To overcome this, water resistance is improved by using zwitterions, organic and inorganic hybrid ion pairs, organic Lewis bases such as thiophene and pyridine, and metal oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , and Ta 2 O 5 Research has been conducted to do this, but the effect is insignificant.

이에 본 발명은 상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법을 통해 CsPbBr3를 유리 매트릭스에 매립시켜 녹색 형광 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 내수성을 향상시킨 CsPbBr3/Glass 복합체를 제조할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the present invention has the advantage of not only improving green fluorescence characteristics by embedding CsPbBr 3 in a glass matrix through the manufacturing method of the CsPbBr 3 /Glass composite, but also manufacturing a CsPbBr 3 /Glass composite with improved water resistance. there is.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 광발광 스펙트럼의 측정 시, 500 내지 550 nm의 범위에서 피크를 나타낼 수 있다.The CsPbBr 3 /Glass composite may show a peak in the range of 500 to 550 nm when measuring a photoluminescence spectrum.

발광이란, 특정 물질이 에너지가 높은 불안정한 상태에서 에너지가 낮은 안정한 상태로 떨어지면서 이들 간의 에너지 차이에 해당하는 파장의 빛을 방출하는 현상이다. 따라서, 이러한 빛을 내도록 하기 위해서는 특정 물질을 에너지가 높은 불안정한 들뜬 상태로 만드는 것이 필요하며, 이를 위해서는 빛, 화학 반응, 전기, 열 또는 음극에서 나오는 전자를 이용하는 등 다양한 방법들을 사용할 수 있다. 이에, 들뜬 상태를 만드는 방법에 따라 발광 앞에 광(photo-), 화학(chemi-), 열(thermo-), 전기(electro-), 음극(cathodo-) 등을 붙여 구분한다.Luminescence is a phenomenon in which a specific material emits light of a wavelength corresponding to an energy difference between them while falling from an unstable state of high energy to a stable state of low energy. Therefore, in order to emit such light, it is necessary to make a specific material into an unstable excited state with high energy. For this, various methods such as light, chemical reaction, electricity, heat, or electrons from a cathode can be used. Therefore, depending on the method of creating an excited state, emission is classified by adding photo-, chemical (chemi-), heat (thermo-), electricity (electro-), and cathode (cathodo-) in front of light emission.

보다 구체적으로 광발광으로는 형광과 인광이 있으며, 처음 들뜬 상태에서 바로 낮은 에너지 상태로 돌아가면서 빛을 내는 것이 형광이며, 다른 들뜬 상태로 전환되었다가 이후, 낮은 에너지 상태로 전환되면서 빛을 내는 것이 인광이다.More specifically, photoluminescence includes fluorescence and phosphorescence. Fluorescence is when light is emitted while returning to a lower energy state from an initially excited state, and light is emitted when converted to a lower energy state after being converted to another excited state. It is phosphorescent.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 우수한 형광 특성을 나타낼 수 있으며, 보다 구체적으로는 녹색 형광 특성을 나타낼 수 있다.The CsPbBr 3 /Glass complex may exhibit excellent fluorescence characteristics, and more specifically, may exhibit green fluorescence characteristics.

이에 상기 녹색 형광 특성을 광발광 분광법(Photoluminescence Spectroscopy)을 이용하여 측정할 수 있으며, 상기 분광법에 의해 측정 시 500 내지 550 nm의 범위에서 피크를 나타낼 수 있다. 즉, 가시광선 영역대의 파장 범위에서 피크를 나타내는 것을 확인하여 녹색 형광 특성이 존재한다는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, the green fluorescence characteristic may be measured using photoluminescence spectroscopy, and may exhibit a peak in the range of 500 to 550 nm when measured by the spectroscopy method. That is, it can be confirmed that the green fluorescence characteristic exists by confirming that a peak is displayed in the wavelength range of the visible ray region.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 15 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)을 나타낼 수 있다.The CsPbBr 3 /Glass complex may exhibit a full width at half maximum (FWHM) of 15 to 25 nm.

상기 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)은 반치전폭이라고도 하며, 파장을 나타내는 곡선의 최대값의 1/2에 대응하는 파장폭을 의미할 수 있다. 반치폭이 좁다는 것은 구현할 수 있는 색의 영역이 넓다는 것이며, 이는 보다 자연색에 가까운 색구현이 가능하다는 것을 의미할 수 있다.The full width at half maximum (FWHM) is also referred to as the full width at half maximum, and may mean a wavelength width corresponding to 1/2 of the maximum value of a curve representing a wavelength. A narrow half-width means that a range of colors that can be implemented is wide, which may mean that colors closer to natural colors can be implemented.

종래의 가시광선 영역대 발광물질로 알려진 퀀텀닷은 30 내지 55 nm 정도의 반치폭을 가지는 것으로 알려져 있으나, 본 발명의 CsPbBr3/Glass 복합체는 15 내지 20 nm의 좁은 반치폭을 나타내는 특징이 있으며, 이를 통해 보다 우수한 색구현율을 나타낼 수 있는 장점이 있다.Quantum dots, which are known as conventional light emitting materials in the visible ray region, are known to have a half width of about 30 to 55 nm, but the CsPbBr 3 /Glass composite of the present invention is characterized by a narrow half width of 15 to 20 nm, through which It has the advantage of being able to show a better color gamut.

더 나아가, 본 발명의 상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 우수한 광발광양자수율(PLQY)을 나타낼 수 있다.Furthermore, the CsPbBr 3 /Glass composite of the present invention may exhibit excellent photoluminescence quantum yield (PLQY).

상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 발광소자 등에 포함될 수 있으며, 상기 광발광양자수율(PLQY)은 발광소자 내 발광층에 포함된 도펀트의 발광 능력과 직접적인 연관 관계에 있는 물성이다. 즉, 발광층에 포함된 도펀트의 광발광양자수율(PLQY)이 낮으면 발광 소자의 발광 효율이 저하되므로 발광 소자가 소정의 휘도를 얻기 위해서는 발광 소자를 고전류 하에서 구동할 수밖에 없게 되며, 이는 발광 소자의 수명을 저하시키는 원인이 될 수 있다.The CsPbBr3/Glass complex may be included in a light emitting device, etc., and the photoluminescence quantum yield (PLQY) is a physical property directly related to the light emitting ability of a dopant included in a light emitting layer in a light emitting device. That is, if the light emitting quantum yield (PLQY) of the dopant included in the light emitting layer is low, the light emitting efficiency of the light emitting device is lowered, so that the light emitting device has to be driven under a high current to obtain a predetermined luminance. It may cause a decrease in life span.

이에 상기 CsPbBr3/Glass 복합체는 우수한 광발광양자수율(PLQY)를 나타냄으로써, 상기 CsPbBr3/Glass 복합체가 포함되는 발광 소자의 수명 저하 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the CsPbBr 3 /Glass composite exhibits an excellent photoluminescence quantum yield (PLQY), thereby having an advantage of solving the problem of reducing the lifetime of a light emitting device including the CsPbBr 3 /Glass composite.

보다 구체적으로, 상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 광발광양자수율(PLQY)은 10 내지 20 % 의 측정값을 나타낼 수 있다. More specifically, the photoluminescence quantum yield (PLQY) of the CsPbBr 3 /Glass composite may represent a measured value of 10 to 20%.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광소자는 상기 CsPbBr3/Glass 복합체를 포함할 수 있다.A light emitting device according to another embodiment of the present invention may include the CsPbBr 3 /Glass composite.

상기 CsPbBr3/Glass 복합체가 발광소자에 포함됨으로써, 상기 발광소자는 우수한 녹색 형광 특성 및 내수성을 나타낼 수 있으며, 좁은 범위의 반치폭을 나타내어 우수한 색구현율을 나타낼 수 있다.By including the CsPbBr 3 /Glass complex in the light emitting device, the light emitting device can exhibit excellent green fluorescence characteristics and water resistance, and can exhibit excellent color gamut due to a narrow half width.

보다 구체적으로 상기 발광소자는 발광 다이오드(light-emitting diode), 발광 트랜지스터(light-emitting transistor), 레이저(laser) 및 편광(polarized) 발광 소자로 이루어지는 군으로부터 선택되어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.More specifically, the light emitting device may be selected from the group consisting of a light-emitting diode, a light-emitting transistor, a laser, and a polarized light emitting device, but is not limited thereto.

본 발명의 신규한 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체에 의하면 용매를 사용하지 않으면서, CsPbBr3의 전구체를 저온 소결이 가능한 유리 프릿에서 재결정화함으로써, 기존의 복잡한 melt-quenching 공정을 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.According to the manufacturing method of the novel CsPbBr 3 /Glass composite of the present invention and the CsPbBr 3 /Glass composite prepared thereby, the precursor of CsPbBr 3 is recrystallized in a glass frit capable of low-temperature sintering without using a solvent. It has the effect of simplifying the complicated melt-quenching process.

한편, 상기 제조 방법에 의해 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체는 우수한 녹색 형광 특성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 유기 매트릭스 내에 CsPbBr3을 매립시킴으로써 내수성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.Meanwhile, the CsPbBr 3 /Glass composite prepared by the above manufacturing method not only exhibits excellent green fluorescence characteristics, but also has an effect of maximizing water resistance by embedding CsPbBr 3 in an organic matrix.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법을 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 프릿(glass frit)의 소결 온도 조건을 검증한 실험 결과이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 형광 특성을 형광 이미지을 통해 나타낸 실험 결과이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 광발광 스펙트럼(PL spectra)의 측정 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 CsPbBr3 입자 분석 실험결과이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 CsPbBr3/Glass 복합체의 내수성 실험 결과이다.
1 shows a method for preparing a CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention.
2 is an experimental result of verifying a sintering temperature condition of a glass frit according to an embodiment of the present invention.
3 is an experimental result showing the fluorescence characteristics of the CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention through fluorescence images.
4 is a measurement result of a light emission spectrum (PL spectra) of a CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention.
5 is a CsPbBr 3 particle analysis test result of a CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention.
6 is a water resistance test result of a CsPbBr 3 /Glass composite according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

재료 및 소결 온도 조건 검증Verification of materials and sintering temperature conditions

세슘(Ⅰ)브로마이드(CsBr, 99.9 %)는 Alfa Aesar에서 구매하였고, 납(II)브로마이드(PbBr2, 99 %)는 Kojundo korea에서 구매하였으며, 퓸드 실리카 (fumed silica, aggregated particle size: 0.2 내지 0.3 ㎛)는 Sigma Aldrich에서 구매하여 사용하였다. 한편, Zn-B-Al-Si계 유리 프릿(glass frit)은 Ferro (product code: EG 3046)에서 구매하여 사용하였다. Cesium(I) bromide (CsBr, 99.9%) was purchased from Alfa Aesar, lead(II) bromide (PbBr 2 , 99%) was purchased from Kojundo korea, and fumed silica (aggregated particle size: 0.2 to 0.3 μm) was purchased from Sigma Aldrich and used. Meanwhile, a Zn-B-Al-Si-based glass frit was purchased from Ferro (product code: EG 3046) and used.

모재로 사용되는 상기 유리 프릿(glass frit)의 소결 온도 조건을 결정하기 위해, 하기 도 2에 나타난 각 조건으로 실험하여 최적의 소결 온도 및 유지 시간을 결정하였으며, 구체적으로 소결 온도는 650 ℃ 로, 유지 시간은 10분으로 결정하였다.In order to determine the sintering temperature conditions of the glass frit used as the base material, an experiment was performed under each condition shown in FIG. 2 to determine the optimal sintering temperature and holding time. Specifically, the sintering temperature was 650 ° C., The holding time was determined to be 10 minutes.

제조예manufacturing example

1) 유리 프릿(glass frit, GF)에 CsBr 및 PbBr2을 1:1의 몰 비율로 고정하여 투입하고, 알루미나 유발에서 20분 간 그라인딩하여 혼합분말(제1 혼합분말)제조한 후, 2) 17 Φ 크기의 스테인레스 몰드를 이용하여 프레스(1t)장비로 눌러 분말 성형체를 얻었다. 3) 최종적으로 상기 분말 성형체를 전기로 (Hantech C-22p)에 넣어 650 ℃ 조건에서 10분 간 유지 후 서냉하는 소결 단계를 거쳐, CsPbBr3/Glass 복합체를 제조하였다(T1).1) After fixing CsBr and PbBr 2 in a molar ratio of 1:1 to a glass frit (GF) and adding them, grinding in an alumina mortar for 20 minutes to prepare a mixed powder (first mixed powder), 2) A powder compact was obtained by pressing with a press (1t) equipment using a stainless mold having a size of 17 Φ. 3) Finally, the powder compact was put into an electric furnace (Hantech C-22p), maintained at 650 ° C for 10 minutes, and then subjected to a sintering step of slow cooling to prepare a CsPbBr 3 /Glass composite (T1).

한편, 상기 1) 단계 이후, 2) 상기 제조된 혼합분말(제1 혼합분말)에 퓸드 실리카(fumed silica)를 첨가하여 10분 간 그라인딩하여 혼합분말(제2 혼합분말)을 제조하고, 3) 상기 제2 혼합분말을 17 Φ 크기의 스테인레스 몰드를 이용하여 프레스(1t)장비로 눌러 분말 성형체를 얻었다. 4) 최종적으로 상기 분말 성형체를 전기로 (Hantech C-22p)에 넣어 650 ℃ 조건에서 10분 간 유지 후 서냉하는 소결 단계를 거쳐, CsPbBr3/Glass 복합체를 제조하였다(T2 내지 T6).On the other hand, after step 1), 2) fumed silica was added to the prepared mixed powder (first mixed powder) and ground for 10 minutes to prepare a mixed powder (second mixed powder), 3) The second mixed powder was pressed with a press (1t) equipment using a stainless mold having a size of 17 Φ to obtain a compacted powder. 4) Finally, the powder compact was placed in an electric furnace (Hantech C-22p), maintained at 650 ° C for 10 minutes, and then subjected to a sintering step of slow cooling to prepare a CsPbBr 3 /Glass composite (T2 to T6).

상기 CsPbBr3/Glass 복합체의 제조과정에서 사용된 재료인 유리 프릿, 전구체(CsBr+PbBr2) 및 퓸드 실리카(FS)의 중량 범위는 하기 표 1과 같다.The weight ranges of glass frit, precursor (CsBr+PbBr 2 ) and fumed silica (FS), which are materials used in the manufacturing process of the CsPbBr 3 /Glass composite, are shown in Table 1 below.

T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 T5T5 T6T6 유리 프릿(GF)Glass Frit (GF) 100100 100100 100100 100100 100100 100100 전구체(CsBr+PbBr2)Precursor (CsBr+PbBr 2 ) 66 1.51.5 33 4.54.5 66 7.57.5 퓸드 실리카(FS)Fumed Silica (FS) -- 1.51.5 33 7.57.5 1212 13.513.5

(단위 : 중량부)(unit: parts by weight)

실험예Experimental example

1. 형광 특성 실험1. Fluorescence characterization experiment

상기 제조예에 따라 제조된 CsPbBr3/Glass 복합체의 광특성은 절대 양자효율 측정장비(Absolute quantum yield measurement system, Hamamatsu C9920-03)의 Xe 램프 (450 nm)를 광원으로 사용하여 photoluminescence(PL), full width at half maximum (FWHM), photoluminescence quantum yield (PLQY)를 평가하였다.The optical properties of the CsPbBr 3 /Glass composite prepared according to the above Preparation Example were measured by photoluminescence (PL), Full width at half maximum (FWHM) and photoluminescence quantum yield (PLQY) were evaluated.

1-1. 형광 이미지 확인 실험1-1. Fluorescence image verification experiment

먼저, 상기 자외선을 조사한 상태에서 상기 T1 내지 T6 시료가 나타내는 발광 특성을 시료들의 형광 이미지를 통해 육안으로 관찰할 수 있었으며, 그 결과는 도 3과 같다.First, the emission characteristics of the T1 to T6 samples in the state of irradiation with the ultraviolet rays could be observed with the naked eye through the fluorescence images of the samples, and the results are shown in FIG. 3 .

구체적으로, 도 3(a)는 상기 T1 시료에 대한 형광 이미지를 나타낸 것으로, 과량의 CsPbBr3가 서로 응집되어 벌크 상태의 구조를 형성함에 따라 시료 전반에 여러 파장의 색깔이 섞인 미약한 형광이 관찰되는 것을 확인할 수 있다. Specifically, FIG. 3(a) shows a fluorescence image of the T1 sample. As the excess CsPbBr 3 aggregates with each other to form a bulk structure, weak fluorescence with colors of various wavelengths is observed throughout the sample. can confirm that it is.

한편, 도 3(b)는 상기 T2 시료에 대한 형광 이미지를 나타낸 것으로, 극소량의 전구체 투입에 의해 시료의 국부적인 부분에서만 녹색 형광이 관찰되는 것을 확인할 수 있다.Meanwhile, FIG. 3(b) shows a fluorescence image of the T2 sample, and it can be seen that green fluorescence is observed only in a localized portion of the sample by adding a very small amount of the precursor.

도 3(c) 내지 3(e)는 각각 상기 T3 내지 T5 시료에 대한 형광 이미지를 나타낸 것으로 상기 범위에 의하는 경우 소결 완성도가 높을 뿐만 아니라, 녹색 형광 특성이 우수함을 알 수 있으며, 특히, T5의 경우 상기 효과가 극대화됨을 알 수 있다. 3(c) to 3(e) show fluorescence images for the T3 to T5 samples, respectively, and it can be seen that not only the sintering completeness is high, but also the green fluorescence characteristics are excellent, especially in the case of the T5 In the case of , it can be seen that the effect is maximized.

도 3(f)는 상기 T6 시료에 대한 형광 이미지를 나타낸 것으로 녹색 형광 특성이 일부 나타나는 것을 확인할 수 있으나, 소결 완성도가 떨어지는 문제가 있었다.3(f) shows a fluorescence image of the T6 sample, and it can be confirmed that some green fluorescence characteristics appear, but there is a problem of poor sintering completeness.

1-2. 광발광 스펙트럼(PL spectra) 실험1-2. Photoluminescence spectrum (PL spectra) experiment

한편, 우수한 소결 완성도 및 녹색 형광 특성을 나타내는 상기 T4 및 T5 시료에 대한 광발광 스펙트럼(PL spectra) 측정 결과를 도 4에 나타내었다.Meanwhile, the PL spectra measurement results for the T4 and T5 samples exhibiting excellent sintering completeness and green fluorescence characteristics are shown in FIG. 4 .

도 4에 따르면, T4 시료의 경우 515 nm에서 피크가 나타나는 것을 알 수 있으며, T5 시료의 경우 519 nm에서 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다.According to FIG. 4, it can be seen that a peak appears at 515 nm for the T4 sample, and a peak appears at 519 nm for the T5 sample.

반치폭(FWHM) 및 광발광양자수율(PLQY)의 경우, T4 시료는 반치폭(FWHM) 및 광발광양자수율(PLQY)이 각각 17 nm 및 10.3%로 측정되었으며, T5시료는 반치폭(FWHM) 및 광발광양자수율(PLQY)이 각각 17 nm 및 17.7 %로 측정되었다.In the case of full width at half maximum (FWHM) and photoluminescence quantum yield (PLQY), the full width at half maximum (FWHM) and photoluminescence quantum yield (PLQY) of the T4 sample were measured to be 17 nm and 10.3%, respectively, and the T5 sample had a full width at half maximum (FWHM) and photoluminescence quantum yield (PLQY) of The luminescence quantum yield (PLQY) was measured as 17 nm and 17.7%, respectively.

이를 통해, 상기 본 발명의 CsPbBr3/Glass 복합체의 경우, 발광 특성이 우수함을 확인할 수 있고, 좁은 반치폭을 나타내어 색순도가 우수함을 알 수 있다.Through this, in the case of the CsPbBr 3 /Glass composite of the present invention, it can be confirmed that the light emitting property is excellent, and it can be seen that the color purity is excellent because it exhibits a narrow half width.

2. 유리 매트릭스에 매립된 CsPbBr2. CsPbBr embedded in glass matrix 3 3 입자 분석 실험particle analysis experiment

유리 매트릭스에 매립된 CsPbBr3 입자는 SEM (Hitachi SU-70) 및 EDS mapping 분석을 통해서 확인하였다.CsPbBr 3 particles embedded in the glass matrix were identified through SEM (Hitachi SU-70) and EDS mapping analysis.

구체적으로, 상기 T5 시료 샘플의 단면 미세구조를 SEM 이미지 및 EDS 정성 분석을 통해서 나타내었고, 상대적으로 전자밀도가 높은 CsPbBr3 입자를 보다 명확하게 확인하기 위해서 BSE(back-scattered electrons) 검출기를 이용하여 이미지를 관찰하였다. 그 결과는 도 5와 같다.Specifically, the cross-sectional microstructure of the T5 sample was shown through SEM images and EDS qualitative analysis, and in order to more clearly identify CsPbBr 3 particles having a relatively high electron density, a back-scattered electrons (BSE) detector was used. image was observed. The result is shown in FIG. 5 .

도 5(a)에 따르면, 약 1 내지 3 ㎛ 크기의 CsPbBr3 입자가 핀홀(pinhole)이 거의 없는 유리 매트릭스에 매립된 형태를 관찰할 수 있었으며, 나아가 도 5(b)에 의해, Cs, Pb, Br 원소들과 유리 프릿을 형성하는 주요 원소인 Si을 EDS mapping 통해서 정성분석을 실시하여 CsPbBr3 입자가 명백함을 확인하였다.According to FIG. 5 (a), it was observed that CsPbBr 3 particles having a size of about 1 to 3 μm were embedded in a glass matrix with almost no pinholes, and further, by FIG. 5 (b), Cs, Pb , Br elements and Si, the main element forming the glass frit, were subjected to qualitative analysis through EDS mapping, confirming that the CsPbBr 3 particles were clear.

3. 내수성 실험3. Water resistance test

내수성 성능을 검증하기 위해서 상기 CsPbBr3/Glass 복합체 시료(T5)를 4일 간 물속에 완전히 잠기게 하여 광발광양자수율(PLQY) 측정치 및 자외선(365 nm)을 조사한 형광 이미지를 시간에 따라 모니터링하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.In order to verify the water resistance performance, the CsPbBr 3 /Glass composite sample (T5) was completely immersed in water for 4 days, and the photoluminescence quantum yield (PLQY) measurement value and UV (365 nm) were irradiated. Fluorescence images were monitored over time The results are shown in FIG. 6 .

한편, 상기 도 6에 삽입된 이미지는 물속에 완전히 잠긴 상기 CsPbBr3/Glass 복합체 시료(T5)가 각각 백열등 및 자외선에 노출된 상태를 나타내는 것이다.Meanwhile, the images inserted in FIG. 6 show the state in which the CsPbBr 3 /Glass composite sample (T5) completely submerged in water is exposed to incandescent light and ultraviolet light, respectively.

도 6에 따르면, 상기 시료가 물속에 완전히 잠겨 있는 상태에서도 자외선에 여기되어 방출되는 녹색 형광 이미지를 확인할 수 있으며, 광발광양자수율(PLQY)의 각 측정치들은 초기 대비 ±1.1pp(percentage point)이하의 PLQY 변화율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 본 발명의 CsPbBr3/Glass 복합체 시료는 내수성이 우수하다는 것을 알 수 있다.According to FIG. 6, even when the sample is completely submerged in water, a green fluorescence image emitted by being excited by ultraviolet rays can be confirmed, and each measured value of the photoluminescence quantum yield (PLQY) is ±1.1pp (percentage point) or less compared to the initial value. It was confirmed that the PLQY change rate of Through this, it can be seen that the CsPbBr 3 /Glass composite sample of the present invention has excellent water resistance.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of

Claims (7)

1) 알루미나 유발에 유리 프릿(glass frits), CsBr 및 PbBr2을 혼합하고 그라인딩하는 혼합분말 제조단계;
2) 상기 혼합분말을 가압하여 분말 성형체를 제조하는 단계; 및
3) 상기 분말 성형체를 소결시키는 소결단계를 포함하는
CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법.
1) Mixed powder manufacturing step of mixing and grinding glass frits, CsBr and PbBr 2 in an alumina mortar;
2) pressurizing the mixed powder to prepare a powder molded body; and
3) comprising a sintering step of sintering the powder compact
Manufacturing method of CsPbBr 3 /Glass composite.
제1항에 있어서,
상기 소결단계는 상기 분말 성형체를 450 내지 700 ℃의 조건에서 유지시킨 후 서냉하는 것인
CsPbBr3/Glass 복합체의 제조 방법.
According to claim 1,
The sintering step is to slowly cool the powder compact after maintaining it under conditions of 450 to 700 ° C.
Manufacturing method of CsPbBr 3 /Glass composite.
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