KR20200045585A - Light-emitting diode comprising multidimension perovskite light-emitting layer and preparation method thereof - Google Patents

Light-emitting diode comprising multidimension perovskite light-emitting layer and preparation method thereof Download PDF

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KR20200045585A KR1020180125814A KR20180125814A KR20200045585A KR 20200045585 A KR20200045585 A KR 20200045585A KR 1020180125814 A KR1020180125814 A KR 1020180125814A KR 20180125814 A KR20180125814 A KR 20180125814A KR 20200045585 A KR20200045585 A KR 20200045585A
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Abstract

The present invention relates to a light-emitting diode comprising a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer made of a multi-dimensional perovskite material and a manufacturing method thereof. The multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer in the light-emitting diode manufactured according to the present invention improves luminous efficiency by coexisting perovskite nanocrystalline particles and perovskite bulk polycrystalline inside the light-emitting layer to improve charge injection into the light-emitting layer. In addition, since it is possible to implement a multi-color light-emitting device which is difficult to implement in an existing single light-emitting device, a new light-emitting diode can be provided.

Description

다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 포함하는 발광다이오드 및 이의 제조방법{Light-emitting diode comprising multidimension perovskite light-emitting layer and preparation method thereof}Light-emitting diode comprising multi-dimension perovskite light-emitting layer and preparation method thereof

본 발명은 여러 차원의 페로브스카이트 물질로 이루어진 하이브리드 발광층을 포함하는 발광다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light-emitting diode including a hybrid light-emitting layer made of a multi-dimensional perovskite material and a method for manufacturing the same.

고색순도의 천연색 구현이 가능한 디스플레이로 디스플레이 시장의 메가트렌드가 이동함에 따라 차세대 발광체로서 금속 할라이드 페로브스카이트(이하, 페로브스카이트)가 주목받고 있다. 상기 페로브스카이트는 일반적으로 ABX3 구조를 가지며 A 자리에는 유기물 암모늄(RNH3) 양이온이나 1가의 알칼리금속이온이, B 자리에는 Pb, Mn, Cu, Ge, Sn, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, 또는 Yb 와 같은 금속 원소(알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 등)가, X 자리에는 할로겐 원소가 위치한다.Metal halide perovskite (hereinafter, perovskite) is attracting attention as a next generation emitter as the mega trend of the display market moves to a display capable of realizing high-purity, natural colors. The perovskite generally has an ABX 3 structure, the organic ammonium (RNH 3 ) cation or monovalent alkali metal ion at the A site, and Pb, Mn, Cu, Ge, Sn, Ni, Co, Fe, Cr at the B site. , Pd, Cd, or Yb is a metal element (alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, etc.), and a halogen element is located at X.

페로브스카이트 발광다이오드는 기존 유기발광다이오드에 사용되는 구조와 유사하게 구성 가능하며, 유기발광다이오드(>40nm), 양자점 디스플레이(~30nm) 보다 높은 색순도(~20mn)를 가지며, 저렴한 원재료 및 용액공정 가능성을 기반으로 한 가격경쟁력을 가진다는 장점이 있다. Perovskite light-emitting diodes are configurable similar to the structures used in existing organic light-emitting diodes, have higher color purity (~ 20nm) than organic light-emitting diodes (> 40nm) and quantum dot displays (~ 30nm), and are inexpensive raw materials and solutions It has the advantage of having price competitiveness based on fairness.

이와 같이, 색순도 및 가격 측면의 장점을 가지는 페로브스카이트는 기존의 디스플레이소자와 유사한 정도의 소자 발광효율을 향상시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 페로브스카이트 발광다이오드가 본격적으로 보고되기 시작한지 5년만에 외부양자효율(EQE)이 14.36%에 도달하는 등 기존의 유기발광다이오드, 양자점 다이오드 수준에 곧 다다를 것으로 예측되고 있다.As such, perovskite having the advantages of color purity and price has been actively researched to improve device luminous efficiency similar to that of a conventional display device, and perovskite light emitting diodes have been reported in earnest. It is predicted that it will soon reach the level of existing organic light emitting diodes and quantum dot diodes, such as the external quantum efficiency (EQE) reaching 14.36% in five years.

현재 페로브스카이트 발광다이오드는 유기발광다이오드와 유사한 소자구조를 가지고, 발광층이 페로브스카이트로 구성되어 있으며, 일반적인 페로브스카이트 발광다이오드의 경우, 페로브스카이트 벌크 다결정 박막 혹은 나노결정과 같이 한 차원의 물질로만 이루어진 단일 차원 발광층으로 구성되어 있다. Currently, the perovskite light emitting diode has a device structure similar to that of the organic light emitting diode, and the light emitting layer is composed of perovskite, and in the case of a general perovskite light emitting diode, like perovskite bulk polycrystalline thin film or nano crystal It consists of a single-dimensional light-emitting layer made of only one-dimensional material.

페로브스카이트 발광체를 형성하는 방법으로 크게 두가지 형태가 존재한다. 첫번째는 페로브스카이트 벌크 다결정 박막을 형성하는 방법으로, 페로브스카이트 전구체 용액을 기판에 도포한 뒤, 결정화시켜 박막 형태의 결정을 형성하는 방법이며 주로 2, 3차원 결정이 형성된다. 두번째는 페로브스카이트 나노결정을 형성하는 방법으로, 페로브스카이트 나노결정 합성을 통해 결정을 미리 형성시킨 뒤 기판위에 도포함으로써 발광층을 형성하는 방법이다. 주로 양자점, 나노와이어 와 같이 0차원 1차원 저차원 나노 결정을 합성하는데 주로 이용된다.There are two main types of methods for forming perovskite emitters. The first is a method of forming a perovskite bulk polycrystalline thin film, and after applying a perovskite precursor solution to a substrate, crystallizing to form a thin film crystal, and mainly 2 or 3 dimensional crystals are formed. The second method is a method of forming a perovskite nanocrystal, and is a method of forming a crystal through a perovskite nanocrystal synthesis in advance, and then applying it on a substrate to form a light emitting layer. It is mainly used to synthesize 0-dimensional, 1-dimensional, low-dimensional nanocrystals such as quantum dots and nanowires.

그러나, 다색 발광이 가능하며, 발광 특성이 우수한 새로운 발광다이오드의 개발이 여전히 요구되고 있는 실정이다.However, the development of a new light-emitting diode capable of multicolor light emission and excellent light emission characteristics is still in demand.

1. 대한민국 공개특허 제10-2001-0015084호1. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0015084 2. 대한민국 등록특허 제10-1815588호2. Korean Registered Patent No. 10-1815588

본 발명의 제1 목적은 기존에 보고된 바 없는 다른 차원의 페로브스카이트 물질로 구성된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광다이오드를 제공하는 것이다.The first object of the present invention is to provide a perovskite light-emitting diode comprising a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer made of perovskite materials of different dimensions not previously reported.

본 발명의 제2 목적은 상기 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing the perovskite light emitting diode.

상기 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 발광층; 및 상기 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 발광층은 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드를 제공한다.In order to achieve the first object, the present invention is a substrate; A first electrode positioned on the substrate; A light emitting layer positioned on the first electrode; And a second electrode positioned on the light emitting layer, wherein the light emitting layer is a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer composed of a combination of a perovskite bulk polycrystalline thin film and a perovskite nanocrystalline particle layer. A perovskite light emitting diode characterized by the above is provided.

또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 발광다이오드는 제1 전극과 발광층 사이에 정공주입층을 포함하고, 상기 발광층과 제2전극 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다.Also, preferably, the perovskite light emitting diode may include a hole injection layer between the first electrode and the light emitting layer, and an electron transport layer between the light emitting layer and the second electrode.

또한 바람직하게는, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층이 순차적으로 증착되거나, 동시 증착되어 형성될 수 있다.In addition, preferably, the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may be formed by sequentially depositing or simultaneously depositing a perovskite bulk polycrystalline thin film and a perovskite nanocrystalline particle layer.

또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정 박막은 3차원 구조로서 ABX3 구조, 또는 2차원 구조로서 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An- 1BnX3n +1(n은 2 내지 6 사이의 정수)의 구조를 가지며, 이때, 이때, A는 아미디늄계 유기물질, 유기암모늄 물질, 유기 포스포늄 이온, 알칼리 금속 또는 전이 금속이고, 상기 B는 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토금속, 유기물, 무기물, 암모늄이나 그 유도체 또는 이들의 조합이고, 상기 X는 할로겐 원소일 수 있다.Also preferably, the perovskite bulk polycrystalline thin film has a three-dimensional structure, ABX 3 structure, or two-dimensional structure, ABX 3 , A 2 BX 4 , ABX 4 or A n- 1 B n X 3n +1 (n Is an integer between 2 and 6), wherein A is an amidinium-based organic material, an organic ammonium material, an organic phosphonium ion, an alkali metal or a transition metal, and B is a transition metal, a rare earth metal, Alkaline earth metal, organic, inorganic, ammonium or a derivative thereof, or a combination thereof, and X may be a halogen element.

또한 바람직하게는, 상기 A는 포름아미디늄,아세트아미디늄, 구아미디늄, (CH(NH2)2, CxH2x +1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2 (여기서, R=alkyl), (CnH2n + 1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n + 1NH3)n (여기서, n 및 x는 1~100의 정수), Na, K, Rb, Cs, Fr, TI 또는 이들의 조합이나 유도체이고, 상기 B는 Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr, 유기암모늄, 무기암모늄, 유기양이온 또는 이들의 조합이나 유도체이며, 상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합일 수 있다.In addition, preferably, A is formamidinium, acetamidinium, guamidinium, (CH (NH 2 ) 2 , C x H 2x +1 (CNH 3 ), (CH 3 NH 3 ) n , ( (C x H 2x + 1 ) n NH 3 ) n (CH 3 NH 3 ) n , R (NH 2 ) 2 (where R = alkyl), (C n H 2n + 1 NH 3 ) n , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x + 1 ) n NH 3 ) n (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x + 1 ) n NH 3 ) n , ( C n F 2n + 1 NH 3 ) n (where n and x are integers from 1 to 100), Na, K, Rb, Cs, Fr, TI or a combination or derivative thereof, wherein B is Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr, organoammonium, inorganic ammonium, organic cation, or combinations thereof Or a derivative, and X may be Cl, Br, I or a combination thereof.

또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the second object, the present invention comprises the steps of forming a first electrode on a substrate; Forming a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer composed of a combination of perovskite bulk polycrystal and perovskite nanocrystalline particle layer on the first electrode; And it provides a method of manufacturing a perovskite light emitting diode comprising the step of forming a second electrode on the light emitting layer.

또한, 본 발명은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 정공주입층을 형성하는 단계; 상기 정공주입층 상에 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계; 상기 발광층 상에 전자수송층을 형성하는 단계; 및 상기 전자수송층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a first electrode on the substrate; Forming a hole injection layer on the first electrode; Forming a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer composed of a combination of a perovskite bulk polycrystalline thin film and a perovskite nanocrystalline particle layer on the hole injection layer; Forming an electron transport layer on the light emitting layer; And it provides a method of manufacturing a perovskite light-emitting diode comprising the step of forming a second electrode on the electron transport layer.

또한 바람직하게는, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계; 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하는 단계; 및 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액의 코팅이 완료되기 전에, 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 떨어뜨려 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정입자를 함께 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.Also preferably, the forming of the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may include preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor solution and perovskite nanocrystalline particle solution; Applying the perovskite bulk polycrystalline precursor solution on a first electrode or a hole injection layer; And before the coating of the perovskite bulk polycrystalline precursor solution is completed, the perovskite nanocrystalline particle solution is dropped to form the perovskite bulk polycrystalline and perovskite nanocrystalline particles. It may include the step of coating together.

또한 바람직하게는, 상기 나노결정입자 용액을 주입하는 시점은 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액의 도포 후 1초 내지 200초 이내에 수행할 수 있다.In addition, preferably, the timing of injecting the nanocrystalline particle solution may be performed within 1 second to 200 seconds after application of the perovskite bulk polycrystalline precursor solution.

또한 바람직하게는, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계; 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하여 코팅시킴으로써 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막을 형성하는 단계; 및 형성된 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도포하여 코팅시키는 단계를 포함할 수 있다.Also preferably, the forming of the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may include preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor solution and perovskite nanocrystalline particle solution; Forming a perovskite bulk polycrystalline thin film by coating the perovskite bulk polycrystalline precursor solution on a first electrode or a hole injection layer; And applying and coating the perovskite nanocrystalline particle solution on the formed perovskite bulk polycrystalline thin film.

또한 바람직하게는, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계; 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하여 코팅시킴으로써 페로브스카이트 나노결정입자층을 형성하는 단계; 및 형성된 페로브스카이트 나노결정입자층 상에 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질을 진공 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.Also preferably, the forming of the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may include preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor and perovskite nanocrystalline particle solution; Forming a perovskite nanocrystalline particle layer by coating the perovskite nanocrystalline particle solution on a first electrode or a hole injection layer; And vacuum depositing the perovskite bulk polycrystalline precursor on the formed perovskite nanocrystalline particle layer.

또한 바람직하게는, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)과 페로브스카이트 나노결정입자를 동시에 진공 증착시킴으로써 수행할 수 있다.In addition, preferably, the step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may be performed by simultaneously vapor-depositing perovskite bulk polycrystalline precursor and perovskite nanocrystalline particles.

또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질 용액은 극성 용매에 금속 할라이드 페로브스카이트를 용해시킴으로써 제조될 수 있다.Also preferably, the perovskite bulk polycrystalline precursor solution can be prepared by dissolving a metal halide perovskite in a polar solvent.

또한 바람직하게는, 상기 극성 용매는 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 감마 부티로락톤, N-메틸피롤리돈 및 이소프로필알콜 중에서 선택될 수 있다.Also preferably, the polar solvent may be selected from dimethylformamide, dimethylsulfoxide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone, and isopropyl alcohol.

또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액은 극성 용매에 금속 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액과, 비극성 용매 또는 극성 용매에 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비하는 단계; 및 상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.Also preferably, the perovskite nanocrystalline particle solution includes preparing a first solution in which a metal halide perovskite is dissolved in a polar solvent and a second solution in which a surfactant is dissolved in a non-polar solvent or a polar solvent. ; And mixing the first solution with the second solution to form metal halide perovskite nanocrystalline particles.

또한 바람직하게는, 상기 계면활성제는 아민 리간드와, 유기산, 무기 리간드 또는 유기 암모늄 리간드를 포함할 수 있다.Also preferably, the surfactant may include an amine ligand and an organic acid, inorganic ligand, or organic ammonium ligand.

또한 바람직하게는, 상기 아민 리간드는 N,N-디이소프로필에틸아민, 에틸렌 디아민, 헥사메틸렌테트라아민, 메틸아민, 프로필 아민, 부틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 놀릴아민, 데실아민, 언데실아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 올레일아민, 벤질아민, N,N,N,N-테트라메틸렌에틸렌디아민, 트리에틸아민, 디에탄올아민, 2,2-(에틸렌디옥실)비스-(에틸아민), 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 3-메톡시트리페닐-아민, 1,4-페닐렌디아민, N,N,N,N-펜타메틸 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 로다민, 디에틸아민 및 에틸린디아민 중에서 선택되고,Also preferably, the amine ligand is N, N-diisopropylethylamine, ethylene diamine, hexamethylenetetraamine, methylamine, propyl amine, butylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, norylamine, decylamine , Undecylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, oleylamine, benzylamine, N, N, N, N-tetramethyleneethylenediamine, triethylamine, diethanolamine, 2,2- ( Ethylenedioxyl) bis- (ethylamine), 2-methyl-1,5-pentanediamine, 3-methoxytriphenyl-amine, 1,4-phenylenediamine, N, N, N, N-pentamethyl di Ethylene triamine, triethylenetetramine, rhodamine, diethylamine and ethyl diamine,

상기 유기산은 4,4'-아조비스(4-시아노팔레릭 에시드) (4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid)), 아세틱 에시드(Acetic acid), 5-마이노살리클릭 에시드(5-Aminosalicylic acid), 아크리릭 에시드(Acrylic acid), L-아스펜틱 에시드(L-Aspentic acid), 6-브로헥사노익 에시드(6-Bromohexanoic acid), 프로모아세틱 에시드(Bromoacetic acid), 다이클로로 아세틱 에시드(Dichloro acetic acid), 에틸렌디아민테트라아세틱 에시드(Ethylenediaminetetraacetic acid), 이소부티릭 에시드 (Isobutyric acid), 이타코닉 에시드(Itaconic acid), 말레익 에시드(Maleic acid), r-말레이미도부틸릭 에시드(r-Maleimidobutyric acid), L-말릭 에시드(L-Malic acid), 4-나이트로벤조익 에시드(4-Nitrobenzoic acid), 1-파이렌카르복실릭 에시드(1-Pyrenecarboxylic acid), 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 도데카노익 에시드(dodecanoic acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid) 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid), 올레익 에시드(oleic acid), n-헥실포스포닉산, n-옥틸포스포닉산, n-데실포스포닉산, n-도데실포스포닉산, n-테트라데실포스포닉산, n-헥사데실포스포닉산, n-옥타데실포스포닉산, 벤질포스포닉산 및 벤즈하이드릴포스포닉산, n-아미노벤조산 중에서 선택되고,The organic acid is 4,4'-azobis (4-cyanopaleric acid) (4,4'-Azobis (4-cyanovaleric acid)), acetic acid (Acetic acid), 5-myanosalicyclic acid ( 5-Aminosalicylic acid, Acrylic acid, L-Aspentic acid, 6-Bromohexanoic acid, Promoacetic acid, Dichloro Dichloro acetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, isobutyric acid, itaconic acid, maleic acid, r-maleimidobutyl R-Maleimidobutyric acid, L-Malic acid, 4-Nitrobenzoic acid, 1-Pyrenecarboxylic acid, Hexanoic Hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid un decanoic acid, dodecanoic acid, hexadecenoic acid octadecanoic acid, oleic acid, n-hexylphosphonic acid, n-octyl Phosphonic acid, n-decylphosphonic acid, n-dodecylphosphonic acid, n-tetradecylphosphonic acid, n-hexadecylphosphonic acid, n-octadecylphosphonic acid, benzylphosphonic acid and benzhai Drill phosphonic acid, n-aminobenzoic acid,

상기 유기 암모늄 리간드는 알킬(alkyl)-X의 구조를 가지는 리간드이고, 상기 알킬은 아실릭 알킬 (CnH2n +1); 1차 알코올, 2차 알코올, 3차 알코올을 포함하는 다가 알콜(CnH2n + 1OH); 헥사데실 아민, 9-옥타데세닐아민, 1-아미노-9-옥타다센(C19H37N)을 포함하는 알킬아민(alkyl-N); p-치환된 아닐린, 페닐 암모늄 및 플루오린 암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.The organic ammonium ligand is a ligand having an alkyl-X structure, and the alkyl is an acyl alkyl (C n H 2n +1 ); Polyhydric alcohols including primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols (C n H 2n + 1 OH); Alkylamines including hexadecyl amine, 9-octadecenylamine, and 1-amino-9-octadacene (C 19 H 37 N); It is selected from the group consisting of p-substituted aniline, phenyl ammonium and fluorine ammonium, and X may be Cl, Br or I.

또한 바람직하게는, 상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞는 단계는 스프레이 분무(spraying), 한방울씩 미세하게 떨어뜨리는 드리핑(dripping), 및 한번에 떨어뜨리는 드로핑(dropping) 중에서 선택되는 방법을 사용할 수 있다.Also, preferably, the step of mixing the first solution with the second solution may use a method selected from spray spraying, dripping finely drop by drop, and dropping dropping at a time. You can.

상기 증착 방법은 공 증착(evaporation), 열 증착(thermal deposition), 플래쉬 증착(flash deposition), 레이저 증착(laser deposition), 화학적 증기 증착 (chemical vapor deposition), 원자층 증착(atomic layer deposition), 물리 기상 증착(physical vapor deposition), 물리화학적 공-진공증착 (physical-chemical co-evaporation deposition), 순차적인 증착 (sequential vapor deposition) 및 용액 공정 조합 증착 (solution process-assisted thermal deposition)으로 제조될 수 있다.The deposition methods include evaporation, thermal deposition, flash deposition, laser deposition, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, and physics. It can be prepared by physical vapor deposition, physical-chemical co-evaporation deposition, sequential vapor deposition and solution process-assisted thermal deposition. .

본 발명에 따르면, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 발광층 내부에 페로브스카이트 나노결정입자와 페로브스카이트 벌크 다결정체를 공존시켜 페로브스카이트 벌크 다결정체로 나노결정입자의 표면 안정화(surface passivation)를 유도하고, 나노결정입자 내에 엑시톤(exciton)을 가두어 소자 발광 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the multidimensional perovskite hybrid light-emitting layer coexists perovskite nanocrystalline particles and perovskite bulk polycrystals inside the light emitting layer to stabilize the surface of the nanocrystalline particles with perovskite bulk polycrystalline ( Surface passivation) can be induced, and excitons can be trapped in nanocrystalline particles to improve device luminous efficiency.

또한, 페로브스카이트 나노결정입자의 경우 결정을 녹이지 않는 반용매(anti-solvent)에 분산시켜 이를 박막화하는데 사용하기 때문에, 기존에 형성된 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 위에 코팅이 가능하다. 또한 페로브스카이트를 진공증착 방법으로도 증착할 수 있는 바, 이를 통해 페로브스카이트 벌크 다결정체/페로브스카이트 나노결정층 또는 페로브스카이트 나노결정/페로브스카이트 벌크 다결정체 층과 같은 층의 형성이 가능하고, 이 두 층 중에 한 층을 발광층 다른 한 층을 전하주입층으로 사용하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 두 층 모두 발광층으로 사용하여 기존 단일층 소자에서 구현하기 어려웠던 다색발광(Multi-color emission)의 구현이 가능하다.In addition, since the perovskite nanocrystalline particles are used to thin the crystal by dispersing it in an anti-solvent that does not dissolve the crystal, it is possible to coat the existing perovskite bulk polycrystalline thin film. In addition, the perovskite can also be deposited by a vacuum deposition method, through which the perovskite bulk polycrystalline / perovskite nanocrystalline layer or perovskite nanocrystalline / perovskite bulk polycrystalline layer It is possible to form the same layer, and one of the two layers can use one layer as a light emitting layer and another layer as a charge injection layer to improve the luminous efficiency. In addition, it is possible to implement multi-color emission, which was difficult to implement in a conventional single-layer device by using both layers as a light emitting layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드를 나타낸 모식도이다.
도 2는 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체와 금속 할라이드 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막과의 차이점을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 포함하는 발광다이오드 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 다양한 제조방법의 예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드리핑(dripping)법으로 제조된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층과 일 비교예의 페로브스카이트 나노결정입자가 들어있지 않은 용매만 드리핑한 페로브스카이트 발광층의 전자주사현미경(SEM) 비교 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오버코팅(over-coating)법으로 제조된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층과 일 비교예의 오버코팅 하지 않은 페로브스카이트 발광층의 전자주사현미경(SEM) 비교 사진이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드리핑(dripping)법에 의해 제조된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 광발광(PL) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버코팅(over-coating)법에 의해 제조된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 광발광(PL) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 다색전기발광(EL) 스펙트럼을 나타내는 사진이다.
1 is a schematic view showing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing the difference between a metal halide perovskite nanocrystalline particle emitter and a metal halide perovskite bulk polycrystalline thin film.
3 is a cross-sectional view of a light emitting diode structure including a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing an example of various manufacturing methods of a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer prepared by a dripping (dripping) method according to an embodiment of the present invention and a perovskite light-emitting layer of only a solvent that does not contain the perovskite nanocrystalline particles of a comparative example This is a comparison of the electron scanning microscope (SEM).
6 is an electron scanning microscope (SEM) comparison of a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer prepared by an over-coating method according to an embodiment of the present invention and a non-overcoated perovskite light-emitting layer of a comparative example It is a picture.
7 is a graph showing photoluminescence (PL) characteristics of a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer manufactured by a dripping method according to another embodiment of the present invention.
8 is a graph showing photoluminescence (PL) characteristics of a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer manufactured by an over-coating method according to another embodiment of the present invention.
9 is a photograph showing a multicolor electroluminescence (EL) spectrum of a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer manufactured according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention allows for various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated in the drawings, which will be described in detail below. However, it is not intended to limit the invention to the specific forms disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents, and substitutes consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may be present directly on the other element or intermediate elements may be present therebetween. .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. can be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, these elements, components, regions, layers and / or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.

1. 페로브스카이트 발광다이오드1. Perovskite Light Emitting Diode

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic view showing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드는 기판(10), 제1 전극(20), 발광층(30), 제2 전극(40)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a light emitting diode according to the present invention includes a substrate 10, a first electrode 20, a light emitting layer 30, and a second electrode 40.

상기 기판(10)은 발광소자의 지지체가 되는 것으로, 투명한 소재일 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 유연한 성질의 소재 또는 경질의 소재일 수 있으며, 바람직하게는 유연한 성질의 소재일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(10)의 소재는 특히, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리스틸렌(polystyrene,PS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등일 수 있다.The substrate 10 is a support for a light emitting device, and may be a transparent material. In addition, the substrate 10 may be a flexible material or a rigid material, preferably a flexible material. For example, the material of the substrate 10 is, in particular, polyethylene terephthalate (polyethylene terephthalate, PET), polystyrene (polystyrene, PS), polyimide (polyimide, PI), polyvinyl chloride (polyvinyl chloride, PVC), poly It may be polyvinylpyrrolidone (PVP) or polyethylene (PE).

상기 기판(10) 상에는 제1 전극(20)이 위치할 수 있다. The first electrode 20 may be positioned on the substrate 10.

상기 제1 전극(20)은 전도성 고분자 또는 ITO 또는 FTO와 같은 전도성 금속산화물일 수 있으나, 이에 한정되지 는 않는다. 예를 들어, 상기 제1 전극(20)은 그라펜, 탄소나노튜브, 환원된 산화그라펜, 금속 나노와이어 또는 금속 그리드일 수 있다.The first electrode 20 may be a conductive polymer or a conductive metal oxide such as ITO or FTO, but is not limited thereto. For example, the first electrode 20 may be graphene, carbon nanotubes, reduced graphene oxide, metal nanowires, or metal grids.

만약, 상기 제1 전극(20)으로 전도성 고분자를 사용할 경우, 상기 제1 전극(20)상에 정공주입층(25)의 추가 증착 없이 페로브스카이트 발광층이 바로 형성될 수 있다. 반면, 상기 제1 전극(20)으로 전도성 고분자가 아닌 다른 종류의 전극을 사용하게 되는 경우에는 상기 제1 전극(20) 상에 정공주입층(25) 도입을 필요로 할 수 있다.If a conductive polymer is used as the first electrode 20, a perovskite light emitting layer may be directly formed on the first electrode 20 without additional deposition of a hole injection layer 25. On the other hand, when a type of electrode other than a conductive polymer is used as the first electrode 20, it may be necessary to introduce a hole injection layer 25 on the first electrode 20.

예를 들어, 상기 제1 전극(20)은 정공이 주입되는 전극으로서, 전도성 있는 성질의 소재로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전극(20)을 구성하는 소재는 금속 산화물 일 수 있다. 보다 구체적으로는 투명 전도성 금속산화물일 수 있다. 예컨대, 상기 투명 전도성 금속산화물은 ITO, AZO(Al-doped ZnO), GZO(Ga-doped ZnO), IGZO(In,Ga-dpoed ZnO), MZO(Mg-doped ZnO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-dpoed TiO2 또는 CuAlO2일 수 있다.For example, the first electrode 20 is an electrode through which holes are injected, and may be made of a material having a conductive property. For example, the material constituting the first electrode 20 may be a metal oxide. More specifically, it may be a transparent conductive metal oxide. For example, the transparent conductive metal oxide is ITO, AZO (Al-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), IGZO (In, Ga-dpoed ZnO), MZO (Mg-doped ZnO), Mo-doped ZnO, Al It may be -doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO 2 , Nb-dpoed TiO 2 or CuAlO 2 .

한편, 제1 전극 상에 추가적으로 정공주입층(25)이 위치할 수 있다. 상기 정공주입층(25)은 정공 수송성 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 상기 정공 수송성 물질은, 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠 (1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene: MCP), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠 (1,3,5-tris(carbazol-9-yl)benzene : TCP), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민 (4,4',4"-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine : TcTa), 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐 (4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl: CBP), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)벤지딘 (N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine : NPB), N,N'-비스(나프탈렌-2-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘 (N,N'-bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine : β- NPB), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-2,2'-디메틸벤지딘 (N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidine : α-NPD), 디-[4,-(N,N-디톨일-아미노)-페닐]시클로헥산 (Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane : TAPC), N,N,N',N'-테트라-나프탈렌-2-일-벤지딘 (N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidine : β-TNB) 및 N4,N4,N4',N4'-tetra(biphenyl-4-yl)biphenyl-4,4'-diamine(TPD15) 등을 예로 들 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, a hole injection layer 25 may be additionally positioned on the first electrode. The hole injection layer 25 may be made of a hole transporting material, for example, the hole transporting material is 1,3-bis (carbazole-9-yl) benzene (1,3-bis (carbazol-9 -yl) benzene: MCP), 1,3,5-tris (carbazol-9-yl) benzene (1,3,5-tris (carbazol-9-yl) benzene: TCP), 4,4 ', 4 "-Tris (carbazole-9-yl) triphenylamine (4,4 ', 4" -tris (carbazol-9-yl) triphenylamine: TcTa), 4,4'-bis (carbazole-9-yl) Biphenyl (4,4'-bis (carbazol-9-yl) biphenyl: CBP), N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine (N, N ' -bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) -benzidine: NPB), N, N'-bis (naphthalen-2-yl) -N, N'-bis (phenyl) -benzidine (N, N'-bis (naphthalen-2-yl) -N, N'-bis (phenyl) -benzidine: β-NPB), N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N ' -Bis (phenyl) -2,2'-dimethylbenzidine (N, N'-bis (naphthalen-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) -2,2'-dimethylbenzidine: α-NPD), Di- [4,-(N, N-ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexane (Di- [4- (N, N-ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexane: TAPC), N, N, N ' , N'- Tra-naphthalen-2-yl-benzidine (N, N, N ', N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidine: β-TNB) and N4, N4, N4', N4'-tetra (biphenyl-4 Examples include -yl) biphenyl-4,4'-diamine (TPD15), but are not limited thereto.

이어서, 상기 제1 전극(20) 또는 정공주입층(25) 상에 발광층(30)이 위치할 수 있다. 이때, 상기 발광층(30)은 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층인 것을 특징으로 한다.Subsequently, a light emitting layer 30 may be positioned on the first electrode 20 or the hole injection layer 25. At this time, the light emitting layer 30 is characterized in that the multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer composed of a combination of perovskite bulk polycrystalline thin film (bulk polycrystal) and perovskite nanocrystalline particle layer.

도 2는 본 발명의 페로브스카이트 벌크(Bulk) 박막과 페로브스카이트 나노결정입자의 차이점을 나타낸 모식도이다.Figure 2 is a schematic view showing the difference between the perovskite bulk (Bulk) thin film of the present invention and perovskite nanocrystalline particles.

페로브스카이트 벌크(Bulk) 박막은 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 투명한 이온형태의 페로브스카이트 전구체(1)를 스핀코팅 과정에서 용매를 증발시킴으로 인해 결정화와 박막 코팅이 동시에 형성된다. 따라서, 벌크 박막은 박막 형성 공정시의 온도, 표면 에너지 등의 열역학적 요인(parameter)에 크게 영향을 받기 때문에, 수백 nm~수 mm 의 매우 불균일하고 큰 3차원 또는 2차원의 다결정(polycrystal)으로 구성된 박막(film)이 형성된다. As shown in FIG. 2 (a), the perovskite bulk thin film is simultaneously formed with crystallization and thin film coating by evaporating the solvent in the process of spin coating the transparent ionic perovskite precursor 1 . Therefore, since the bulk thin film is greatly influenced by thermodynamic parameters such as temperature and surface energy during the thin film forming process, it is composed of very non-uniform and large 3D or 2D polycrystals of hundreds of nm to several mm. A film is formed.

하지만, 페로브카이트 나노결정입자는 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 콜로이달(colloidal) 용액 안에서 nm 크기 영역의 입자로 결정화를 먼저 시킨 후, 리간드를 사용하여 용액 속에 안정하게 분산되게 한다. 나노결정입자는 용액 안에서 결정화가 종결된 상태이기 때문에 코팅을 통해 박막을 형성 시 결정의 추가 성장이 없으면서 코팅 조건에 영향을 받지 않으며 높은 발광 효율을 유지하는 수 nm 수준의 나노결정입자 박막을 형성할 수 있다.However, as shown in FIG. 2 (b), the perovskite nanocrystalline particles are first crystallized into particles in a nm size region in a colloidal solution and then stably dispersed in a solution using a ligand. Since the nanocrystalline particles are in a state where crystallization is terminated in a solution, when forming a thin film through coating, there is no additional growth of crystals and is not affected by the coating conditions and can form a thin film of nanocrystalline particles of several nm level that maintains high luminous efficiency. You can.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 포함하는 발광다이오드 구조의 예이다.3 is an example of a light emitting diode structure including a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer according to an embodiment of the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층이 순차적으로 증착되거나, 동시 증착되어 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may be formed by sequentially or simultaneously depositing a perovskite bulk polycrystal thin film and a perovskite nanocrystalline particle layer.

본 발명에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 발광층 내부에 페로브스카이트 나노결정입자와 페로브스카이트 벌크 다결정체를 공존시켜 페로브스카이트 벌크 다결정체로 나노결정입자의 표면 안정화(surface passivation)를 유도하고, 나노결정입자 내에 엑시톤(exciton)을 가두어 소자 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer according to the present invention coexists perovskite nanocrystalline particles and perovskite bulk polycrystalline inside the light emitting layer to stabilize the surface of nanocrystalline particles with perovskite bulk polycrystalline (surface passivation) ), And excitons are confined in nanocrystalline particles to improve device luminous efficiency.

또한, 본 발명에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 페로브스카이트 벌크 다결정체 위에 페로브스카이트 나노결정입자층을 형성시켜 두 층으로 구성된 발광층을 제작할 수 있으며, 이를 통해 단층 발광층 소자에서 구현하기 어려운 다색발광 소자를 구현할 수 있다. In addition, the multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer according to the present invention can form a perovskite nanocrystalline particle layer on a perovskite bulk polycrystalline to produce a light-emitting layer composed of two layers, through which it can be implemented in a single-layer light-emitting layer device It is possible to implement a difficult multicolor light emitting device.

이때, 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(30)은 정공주입층(25)의 역할을 일부 수행할 수 있다. 페로브스카이트는 발광체로서도 유망한 재료이지만, 기본적으로 높은 캐리어 이동도(high carrier mobility), 긴 캐리어 확산 길이(long carrier diffusion length)와 같이 전하 운반체로서 높은 가능성을 가지고 있기 때문에 결정 크기 조절을 통해 발광뿐만 아니라 전하 수송까지 그 역할을 확장할 수 있다. 또한 페로브스카이트 단위격자 내 할라이드 이온 교환과 같은 방법을 통해 손쉽게 에너지 레벨을 조절할 수 있어 다양한 발광층에 전하를 주입하는 용도로 활용할 수 있다.In this case, the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer 30 may partially play a role of the hole injection layer 25. Although perovskite is a promising material as a luminous material, it has a high potential as a charge carrier such as high carrier mobility and long carrier diffusion length, so it is not only emitting light through crystal size adjustment. In addition, the role can be extended to charge transport. In addition, since the energy level can be easily adjusted through a method such as halide ion exchange in the perovskite unit lattice, it can be used for injecting charge into various light emitting layers.

따라서, 본 발명의 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층에 있어서, 높은 전하 이동도 및 긴 엑시톤 확산 길이(exciton diffusion length)의 특성을 지닌 페로브스카이트 벌크 다결정체는 전하수송층으로의 역할도 수행할 수 있으며, 페로브스카이트 나노결정입자 또한 전하수송층의 역할도 수행할 수 있으므로, 발광층으로의 정공 주입 또는 전자 주입을 촉진하여 소자효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer of the present invention, the perovskite bulk polycrystalline material having high charge mobility and long exciton diffusion length can also serve as a charge transport layer. In addition, since the perovskite nanocrystalline particles can also serve as a charge transport layer, device efficiency can be improved by promoting hole injection or electron injection into the light emitting layer.

상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 형성 방법은 다양한 방법으로 형성될 수 있는데, 구체적인 방법은 이하의 제조방법 섹션에서 상세히 설명한다.The method for forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer can be formed by various methods, and specific methods are described in detail in the manufacturing method section below.

본 발명에 있어서, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(300) 상에 전자수송층(35)이 위치할 수 있다. 상기 전자수송층(35)은 진공증착법, 스핀코팅법, 스프레이법, 딥코팅법, 바코팅법, 노즐프린팅법, 슬롯-다이 코팅법, 그래비어 프린팅법, 캐스트법 또는 랭뮤어-블로드젯막법(LB(Langmuir-Blodgett)) 등과 같은 공지된 다양한 방법 중에서 임의로 선택된 방법에 따라 상기 발광층(30)상에 증착될 수 있다. 이 때, 상기 증착시 조건 및 코팅 조건은 목적 화합물, 목적으로 하는 층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 달라질 수 있다.In the present invention, an electron transport layer 35 may be positioned on the multidimensional perovskite hybrid light emitting layer 300. The electron transport layer 35 is a vacuum deposition method, spin coating method, spray method, dip coating method, bar coating method, nozzle printing method, slot-die coating method, gravure printing method, cast method or Langmuir-Blodjet film method (LB (Langmuir-Blodgett)) may be deposited on the light emitting layer 30 according to a randomly selected method from various known methods such as. At this time, the conditions and the coating conditions during the deposition may vary depending on the target compound, the structure and thermal properties of the target layer, and the like.

상기 전자수송층(35) 물질로는 공지된 전자 수송 재료를 사용할 수 있는데, 예를 들면, 1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBi), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene(TmPyPB), Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane(3TPYMB), Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium (Alq3), 3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole (TAZ), 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (Bphen), 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP (Bathocuproine)), Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato) beryllium (BeBq2-) 1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene (TpPyPB) 또는 Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium (BAlq) 등과 같은 공지의 재료를 사용할 수도 있다.As the electron transport layer 35 material, a known electron transport material can be used. For example, 1,3,5-Tris (1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene (TPBi), 1, 3,5-tri [(3-pyridyl) -phen-3-yl] benzene (TmPyPB), Tris (2,4,6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl) phenyl) borane (3TPYMB), Tris (8-hydroxy-quinolinato) aluminium (Alq 3 ), 3- (4-Biphenyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole (TAZ), 4,7-Diphenyl-1, 10-phenanthroline (Bphen), 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP (Bathocuproine)), Bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium (BeBq 2- ) 1,3 Known materials such as, 5-tri (p-pyrid-3-yl-phenyl) benzene (TpPyPB) or Bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminium (BAlq) can also be used.

상기 전자수송층(35)의 두께는 약 10nm 내지 100nm일 수 있다. 보다 구체적으로는 20nm 내지 50nm일 수 있다. 상기 전자수송층의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 구동 전압 상승없이 우수한 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.The electron transport layer 35 may have a thickness of about 10 nm to 100 nm. More specifically, it may be 20nm to 50nm. When the thickness of the electron transport layer satisfies the above-described range, excellent electron transport characteristics can be obtained without increasing the driving voltage.

상기 전자수송층(35) 상부에는, 전자주입층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 전자 주입층 형성 재료로는 공지의 전자 주입 재료인 LiF, NaCl, NaF, CsF, Li2O, BaO, BaF2, Cs2CO3 또는 Liq(리튬 퀴놀레이트)등이 사용될 수 있다.An electron injection layer (not shown) may be formed on the electron transport layer 35. As the electron injection layer forming material, known electron injection materials such as LiF, NaCl, NaF, CsF, Li 2 O, BaO, BaF 2 , Cs 2 CO 3 or Liq (lithium quinolate) may be used.

상기 전자주입층의 두께는 약 0.1nm 내지 10nm일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.5nm 내지 5nm일 수 있다. 상기 전자주입층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.The thickness of the electron injection layer may be about 0.1nm to 10nm. More specifically, it may be 0.5nm to 5nm. When the thickness of the electron injection layer satisfies the above range, satisfactory electron injection characteristics can be obtained without a substantial increase in driving voltage.

다음으로, 발광층(30) 또는 전자수송층(35) 또는 전자주입층 상에 제2 전극(40)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(20)이 애노드인 경우, 상기 제2 전극(40)은 캐소드일 수 있다.Next, the second electrode 40 may be positioned on the light emitting layer 30 or the electron transport layer 35 or the electron injection layer. For example, when the first electrode 20 is an anode, the second electrode 40 may be a cathode.

이 경우, 상기 제2 전극(40)는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들의 조합의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(400)은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 포함할 수 있다. 또한 전면 발광 소자를 얻기 위하여는 ITO 또는 IZO 을 사용할 수 있다.In this case, the second electrode 40 may use a material having a relatively low work function, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a combination thereof. For example, the second electrode 400 is lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al-Li), calcium (Ca), magnesium-indium (Mg-In), Magnesium-silver (Mg-Ag), and the like. In addition, ITO or IZO can be used to obtain a front light emitting device.

2. 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법2. Manufacturing method of perovskite light emitting diode

본 발명의 일 실시예에 따른 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법은 Method of manufacturing a perovskite light emitting diode according to an embodiment of the present invention

기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;Forming a first electrode on the substrate;

상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정입자가 공존하는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층층을 형성하는 단계; Forming a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer layer in which perovskite bulk polycrystalline and perovskite nanocrystalline particles coexist on the first electrode;

상기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.And forming a second electrode on the light emitting layer.

먼저, 상기 기판(10) 상에 증착 공정을 이용하여 제1 전극(20)을 형성한다.First, the first electrode 20 is formed on the substrate 10 using a deposition process.

상기 제1 전극(20)을 형성하기 위한 증착 공정으로는 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 스퍼터링(sputtering), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition; PLD), 증발법(thermal evaporation), 전자빔 증발법(electron beam evaporation), 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD 또는 분자선 에피택시 증착(molecular beam epitaxy; MBE)을 이용할 수 있다.Deposition processes for forming the first electrode 20 include physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering, pulsed laser deposition; PLD), thermal evaporation, electron beam evaporation, atomic layer deposition (ALD) or molecular beam epitaxy (MBE) can be used.

한편, 상기 제1 전극(20)은 도전층(conductive layer)(미도시) 및 표면 에너지 제어층(surface energy-tuning layer)(미도시)을 포함하는 구조일 수도 있다. 구체적으로, 상기 도전층 상에 상기 표면 에너지 제어층이 위치할 수 있다.Meanwhile, the first electrode 20 may also have a structure including a conductive layer (not shown) and a surface energy-tuning layer (not shown). Specifically, the surface energy control layer may be located on the conductive layer.

상기 도전층은 전도성 고분자 및 제1 불소계 물질을 포함할 수 있다. 상기 표면 에너지 제어층은 제2 불소계 물질을 포함하되, 상기 도전층에 포함되어 있는 전도성 고분자는 비포함할 수 있다. 이때의 상기 제1 불소계 물질과 제2 불소계 물질은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The conductive layer may include a conductive polymer and a first fluorine-based material. The surface energy control layer may include a second fluorine-based material, but may not include a conductive polymer included in the conductive layer. In this case, the first fluorine-based material and the second fluorine-based material may be the same or different from each other.

예를 들어, 상기 전도성 고분자는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리스티렌, 폴리에틸렌디옥시티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌, 폴리페닐비닐렌, 폴리카바졸, 이들 중 2 이상의 서로 다른 반복 단위를 포함한 공중합체, 이들의 유도체 또는 이들 중 2 이상의 블렌드를 포함할 수 있다.For example, the conductive polymer may include polythiophene, polyaniline, polypyrrole, polystyrene, polyethylenedioxythiophene, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylvinylene, polycarbazole, and two or more different repeating units among them. Coalescence, derivatives thereof, or blends of two or more of these.

이러한 상기 제1 전극의 구조는, 우수한 전도성을 가지면서도 일함수 조절이 용이하고, 후술될 금속 할라이드 페로브스카이트 발광층과 상기 제1 전극 사이에서 엑시톤 해리를 막을 수 있으므로, 금속 할라이드 페로브스카이트 발광 소자의 휘도 및 효율을 극대화 할 수 있다.The structure of the first electrode, while having excellent conductivity, is easy to control the work function, and can prevent exciton dissociation between the metal halide perovskite light emitting layer and the first electrode, which will be described later, so that the metal halide perovskite Luminance and efficiency of the light emitting device can be maximized.

상기 제1 전극 상에는 필요에 따라 추가적으로 정공주입층(25)을 형성시킬 수 있다. 상기 정공주입층(25)은 진공증착법, 스핀코팅법, 스프레이법, 딥코팅법, 바코팅법, 노즐프린팅법, 슬롯-다이 코팅법, 그래비어 프린팅법, 캐스트법 또는 랭뮤어-블로드젯막법(LB(Langmuir-Blodgett)) 등과 같은 공지된 다양한 방법 중에서 임의로 선택된 방법에 따라 상기 발광층(300)상에 증착될 수 있다. 이 때, 상기 증착시 조건 및 코팅 조건은 목적 화합물, 목적으로 하는 층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 달라질 수 있다.A hole injection layer 25 may be additionally formed on the first electrode as needed. The hole injection layer 25 is a vacuum deposition method, a spin coating method, a spray method, a dip coating method, a bar coating method, a nozzle printing method, a slot-die coating method, a gravure printing method, a cast method or a Langmuir-Blodjet It may be deposited on the light emitting layer 300 according to a randomly selected method from various known methods such as a film method (Langmuir-Blodgett (LB)). At this time, the conditions and coating conditions at the time of deposition may vary depending on the target compound, the structure of the target layer, and thermal properties.

다음으로, 상기 제1 전극(20) 또는 정공주입층(25) 상에 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(30)을 형성할 수 있다.Next, a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer 30 may be formed on the first electrode 20 or the hole injection layer 25.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성시키는 과정을 나타내는 모식도이다.4 is a schematic view showing a process of forming a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 형성 방법은 (a)드리핑(dripping)법, (b)오버코팅(over-coating)법, (c)다결정체 진공 증착 방법 또는 (d)동시 증착 방법을 사용할 수 있다.Referring to Figure 4, the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer forming method is (a) dripping (dripping) method, (b) over-coating (over-coating) method, (c) polycrystalline vacuum deposition method or (d) Simultaneous deposition methods can be used.

이하, 본 발명에 따른 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 형성 단계를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a step of forming a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer according to the present invention will be described in detail.

(a) 드리핑(dripping) 법(a) Dripping method

상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(30)의 형성 단계는The step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer 30 is

페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)(1) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 준비하는 단계; Preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor (1) solution and a perovskite nanocrystalline particle (2) solution;

상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)(1) 용액을 제1전극(20) 또는 정공주입층 상에 도포하는 단계; 및Coating the perovskite bulk polycrystalline precursor (1) solution on the first electrode 20 or the hole injection layer; And

상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)(1) 용액의 코팅이 완료되기 전에, 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 떨어뜨려 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1)와 페로브스카이트 나노결정입자(2)를 함께 코팅하는 단계를 포함한다.Before the coating of the perovskite bulk polycrystalline precursor (1) solution is completed, the perovskite nanocrystalline particle (2) solution is dropped to remove the perovskite bulk polycrystalline (1) And coating the perovskite nanocrystalline particles 2 together.

먼저, 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)(1) 용액과 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 준비한다.First, a perovskite bulk polycrystalline precursor (1) solution and the perovskite nanocrystalline particle (2) solution are prepared.

상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1)와 페로브스카이트 나노결정입자(2)는 동일한 화학구조의 물질을 사용할 수도 있고, 상이한 화학구조의 물질을 사용할 수도 있다.The perovskite bulk polycrystalline body 1 and the perovskite nanocrystalline particles 2 may use materials having the same chemical structure or materials having different chemical structures.

상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)(1) 용액은 극성(polar) 용매에 금속 할라이드 페로브스카이트를 용해시킴으로써 제조할 수 있다(제1 용액).The perovskite bulk polycrystalline precursor (1) solution can be prepared by dissolving a metal halide perovskite in a polar solvent (first solution).

이때, 상기 극성 용매는 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 감마 부티로락톤, N-메틸피롤리돈 및 이소프로필알콜 중에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, the polar solvent may be selected from dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone, and isopropyl alcohol, but is not limited thereto.

예를 들어, 3차원적인 결정구조를 갖는 유무기 하이브리드 페로브스카이트는 ABX3 구조일 수 있다. 또한, 2차원적인 결정구조를 갖는 유무기 하이브리드 페로브스카이트는 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An- 1BnX3n +1(n은 2 내지 6사이의 정수)의 구조일 수 있다.For example, the organic-inorganic hybrid perovskite having a three-dimensional crystal structure may be an ABX 3 structure. In addition, the organic-inorganic hybrid perovskite having a two-dimensional crystal structure is the structure of ABX 3 , A 2 BX 4 , ABX 4 or A n- 1 B n X 3n +1 (n is an integer between 2 and 6). You can.

이때, A는 아미디늄계 유기물질 또는 유기암모늄 물질(무기금속 할라이드 페로브스카이트인 경우 A는 알칼리 금속)이고, 상기 B는 금속 물질 또는 유기 물질이고, 상기 X는 할로겐 원소이다.In this case, A is an amidium-based organic material or an organic ammonium material (A is an alkali metal in the case of an inorganic metal halide perovskite), B is a metal material or an organic material, and X is a halogen element.

예를 들어, 상기 아미디늄계 유기물질은 포름아미디늄,아세트아미디늄 또는 구아미디늄일 수 있고, 상기 유기암모늄 물질은 (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2 (여기서, R=alkyl), (CnH2n + 1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x + 1)nNH3)n, (CnF2n + 1NH3)n 및 이의 유도체(n은 1~100의 정수, x는 1~3의 정수) 중에서 선택될 수 있다.For example, the amidinium-based organic material may be formamidinium, acetamidinium or guamidinium, and the organic ammonium material is (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x + 1 ) n NH 3 ) n (CH 3 NH 3 ) n , R (NH 2 ) 2 (where R = alkyl), (C n H 2n + 1 NH 3 ) n , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x + 1 ) n NH 3 ) n (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x + 1 ) n NH 3 ) n , (C n F 2n + 1 NH 3 ) n and derivatives thereof (n is an integer from 1 to 100, x is an integer from 1 to 3).

또한, 상기 알칼리 금속은 Na, K, Rb, Cs 또는 Fr일 수 있다.In addition, the alkali metal may be Na, K, Rb, Cs or Fr.

또한, 상기 B는 2가의 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토류 금속, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po, 유기 물질 또는 이들의 조합일 수 있다. 이때, 전이 금속은 예컨대 Ge, Sn, Pb일 수 있고, 희토류 금속은 예컨대 Eu 또는 Yb일 수 있다. 또한, 알칼리 토류 금속은 예컨대, Ca 또는 Sr일 수 있다. 또한, 상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합일 수 있다.In addition, B may be a divalent transition metal, rare earth metal, alkaline earth metal, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po, organic material, or a combination thereof. At this time, the transition metal may be, for example, Ge, Sn, Pb, and the rare earth metal may be Eu or Yb, for example. Further, the alkaline earth metal may be, for example, Ca or Sr. In addition, X may be Cl, Br, I or a combination thereof.

한편, 이러한 페로브스카이트는 AX 및 BX2를 일정 비율로 조합하여 준비할 수 있다. 즉, 제1 용액은 극성 용매에 AX 및 BX2를 일정 비율로 녹여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 극성 용매에 AX 및 BX2를 1:1 비율로 녹여서 ABX3 금속 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액을 준비할 수 있다.On the other hand, such perovskite can be prepared by combining AX and BX 2 in a certain ratio. That is, the first solution may be formed by dissolving AX and BX 2 in a polar solvent in a certain ratio. For example, the first solution in which ABX 3 metal halide perovskite is dissolved can be prepared by dissolving AX and BX 2 in a polar solvent in a 1: 1 ratio.

상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액은 The perovskite nanocrystalline particles (2) solution

극성 용매에 금속 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액과, 비극성 용매 또는 극성 용매에 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비하는 단계; 및Preparing a first solution in which a metal halide perovskite is dissolved in a polar solvent and a second solution in which a surfactant is dissolved in a non-polar solvent or a polar solvent; And

상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하는 단계를 포함한다.And mixing the first solution with the second solution to form metal halide perovskite nanocrystalline particles.

먼저 제1 용액을 제조하는 방법은 전술한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액 제조 방법과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.First, the method for preparing the first solution is the same as the method for preparing the perovskite bulk polycrystalline precursor solution described above, and thus detailed description is omitted.

제2 용액은 비극성 용매 또는 극성 용매에 계면활성제를 용해시켜 제조한다.The second solution is prepared by dissolving a surfactant in a non-polar solvent or a polar solvent.

상기 비극성 용매는 메탄올, 에탄올, tert-부탄올, 자일렌, 톨루엔, 헥산, 사이클로헥센, 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 자일렌, 톨루엔, 헥산, 사이클로헥센 및 다이클로로벤젠 중에서 선택되고, 상기 극성 용매는 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 감마 부티로락톤, N-메틸피롤리돈 및 이소프로필알콜 중에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The non-polar solvent is selected from methanol, ethanol, tert-butanol, xylene, toluene, hexane, cyclohexene, dichloroethylene, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, xylene, toluene, hexane, cyclohexene and dichlorobenzene. The polar solvent may be selected from dimethylformamide, dimethylsulfoxide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone, and isopropyl alcohol, but is not limited thereto.

상기 계면활성제는 아민 리간드와, 유기산, 유기암모늄 리간드 또는 무기 리간드를 포함할 수 있다.The surfactant may include an amine ligand, an organic acid, an organic ammonium ligand, or an inorganic ligand.

상기 아민 리간드는 N,N-디이소프로필에틸아민, 에틸렌 디아민, 헥사메틸렌테트라아민, 메틸아민, N,N,N,N-테트라메틸렌에틸렌디아민, 트리에틸아민, 디에탄올아민, 2,2-(에틸렌디옥실)비스-(에틸아민), 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 3-메톡시트리페닐-아민, 1,4-페닐렌디아민, N,N,N,N-펜타메틸 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 로다민, 디에틸아민 및 에틸린디아민 중에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The amine ligand is N, N-diisopropylethylamine, ethylene diamine, hexamethylenetetraamine, methylamine, N, N, N, N-tetramethyleneethylenediamine, triethylamine, diethanolamine, 2,2- (Ethylenedioxyl) bis- (ethylamine), 2-methyl-1,5-pentanediamine, 3-methoxytriphenyl-amine, 1,4-phenylenediamine, N, N, N, N-pentamethyl Diethylenetriamine, triethylenetetramine, rhodamine, diethylamine, and ethyllinediamine may be selected from, but are not limited to.

상기 유기산은 카르복실산 및 포스포닉산을 포함하고, 상기 카르복실산은 4,4'-아조비스(4-시아노팔레릭 에시드) (4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid)), 아세틱 에시드(Acetic acid), 5-마이노살리클릭 에시드(5-Aminosalicylic acid), 아크리릭 에시드(Acrylic acid), L-아스펜틱 에시드(L-Aspentic acid), 6-브로헥사노익 에시드(6-Bromohexanoic acid), 프로모아세틱 에시드(Bromoacetic acid), 다이클로로 아세틱 에시드(Dichloro acetic acid), 에틸렌디아민테트라아세틱 에시드(Ethylenediaminetetraacetic acid), 이소부티릭 에시드 (Isobutyric acid), 이타코닉 에시드(Itaconic acid), 말레익 에시드(Maleic acid), r-말레이미도부틸릭 에시드(r-Maleimidobutyric acid), L-말릭 에시드(L-Malic acid), 4-나이트로벤조익 에시드(4-Nitrobenzoic acid), 1-파이렌카르복실릭 에시드(1-Pyrenecarboxylic acid), 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 도데카노익 에시드(dodecanoic acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid) 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid) 및 올레익 에시드(oleic acid) 중에서 선택되고, The organic acid includes carboxylic acid and phosphonic acid, and the carboxylic acid is 4,4'-azobis (4-cyanopaleric acid) (4,4'-Azobis (4-cyanovaleric acid)), acetic acid Acetic acid, 5-Aminosalicylic acid, Acrylic acid, L-Aspentic acid, 6-Brohexanoic acid (6- Bromohexanoic acid, promoacetic acid, dichloro acetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, isobutyric acid, itaconic acid ), Maleic acid, r-Maleimidobutyric acid, L-Malic acid, 4-Nitrobenzoic acid, 1- 1-Pyrenecarboxylic acid, hexanoic acid, octanoic acid noic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, hexadecenoic acid octadecanoic acid and octadecanoic acid Oleic acid (oleic acid) is selected from,

상기 포스포닉산은 n-헥실포스포닉산, n-옥틸포스포닉산, n-데실포스포닉산, n-도데실포스포닉산, n-테트라데실포스포닉산, n-헥사데실포스포닉산, n-옥타데실포스포닉산, 벤질포스포닉산 및 벤즈하이드릴포스포닉산 중에서 선택될 수 있다.The phosphonic acid is n-hexylphosphonic acid, n-octylphosphonic acid, n-decylphosphonic acid, n-dodecylphosphonic acid, n-tetradecylphosphonic acid, n-hexadecylphosphonic acid, n -Octadecylphosphonic acid, benzylphosphonic acid and benzhydrylphosphonic acid.

상기 유기 암모늄 리간드는 알킬(alkyl)-X의 구조의 리간드이고, 상기 알킬은 아실릭 알킬 (CnH2n +1); 1차 알코올, 2차 알코올, 3차 알코올을 포함하는 다가 알콜(CnH2n+1OH); 헥사데실 아민, 9-옥타데세닐아민, 1-아미노-9-옥타다센(C19H37N)을 포함하는 알킬아민(alkyl-N); p-치환된 아닐린, 페닐 암모늄 및 플루오린 암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.The organic ammonium ligand is a ligand having an alkyl-X structure, and the alkyl is an acyl alkyl (C n H 2n +1 ); Polyhydric alcohols including primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols (C n H 2n + 1 OH); Alkylamines including hexadecyl amine, 9-octadecenylamine, and 1-amino-9-octadacene (C 19 H 37 N); It is selected from the group consisting of p-substituted aniline, phenyl ammonium and fluorine ammonium, and X may be Cl, Br or I.

상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 나노결정입자를 형성하는 단계는, 상기 제2 용액에 상기 제1 용액을 스프레이 분무(spraying), 한방울씩 미세하게 떨어뜨리는 드리핑(dripping), 한번에 떨어뜨리는 드로핑(dropping) 등의 방법을 사용하여 섞을 수 있다. 또한, 이때의 제2 용액은 교반을 수행할 수 있다. 예를 들어, 강하게 교반중인 아민 리간드와, 유기산(카르복실산 또는 포스포닉산), 유기 암모늄 리간드, 또는 무기 리간드 계면활성제가 녹아 있는 제2 용액에 유무기 페로브스카이트(OIP)가 녹아 있는 제2 용액을 천천히 한방울씩 첨가하여 나노결정입자를 합성할 수 있다.The step of mixing the first solution with the second solution to form nanocrystalline particles includes spray spraying the second solution onto the second solution, dripping the droplets finely, and dropping them at a time. It can be mixed using a method such as dropping. In addition, the second solution at this time can be stirred. For example, an organic-inorganic perovskite (OIP) is dissolved in a second solution in which a strongly stirred amine ligand and an organic acid (carboxylic acid or phosphonic acid), an organic ammonium ligand, or an inorganic ligand surfactant are dissolved. The second solution may be slowly added dropwise to synthesize nanocrystalline particles.

이 경우, 제1 용액을 제2 용액에 떨어뜨려 섞게 되면 용해도 차이로 인해 제2 용액에서 유무기 페로브스카이트(OIP)가 석출(precipitation)된다. 제2 용액에 미리 섞여있는 리간드(Amine-based ligand)가 페로브스카이트 결정구조에 달라 붙어 용해도 차이를 줄여 페로브스카이트의 급격한 석출을 막는다. 그리고 제2 용액에서 석출된 유무기 페로브스카이트(OIP)를 카르복실산 계면활성제 또는 포스포닉산 계면활성제가 이온결정을 통해 표면에 달라붙어 나노결정을 안정화하면서 잘 분산된 유무기 페로브스카이트 나노결정(OIP-NC)을 생성하게 된다. 따라서, 유무기 페로브스카이트 나노결정 및 이를 둘러싸는 복수개의 무기리간드들 또는 유기리간드들을 포함하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자를 제조할 수 있다.In this case, when the first solution is dropped and mixed with the second solution, organic-inorganic perovskite (OIP) is precipitated in the second solution due to a difference in solubility. Amine-based ligand pre-mixed in the second solution adheres to the perovskite crystal structure, thereby reducing the difference in solubility to prevent rapid precipitation of perovskite. In addition, the organic-inorganic perovskite (OIP) precipitated in the second solution is attached to the surface through a ionic surfactant or a phosphonic acid surfactant to stabilize the nanocrystals while stabilizing the nanocrystals. Nanocrystals (OIP-NC). Accordingly, it is possible to manufacture organic-inorganic perovskite nanocrystalline particles including organic-inorganic perovskite nanocrystals and a plurality of inorganic or organic ligands surrounding the organic-inorganic perovskite nanocrystals.

그런데, 제1 용액과 제2 용액의 호환성이 높은 경우에는 재결정화가 일어나지 않을 수 있으며, 이 경우에는 추가적으로 탈유화제(Demulsifier)를 첨가할 수 있다.However, when the compatibility between the first solution and the second solution is high, recrystallization may not occur, and in this case, a demulsifier may be additionally added.

상기 탈유화제로는 tert-부탄올을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the demulsifying agent, tert-butanol may be used, but is not limited thereto.

이렇게 제조된 페로브스카이트 나노결정입자 용액은 용매에 페로브스카이트 나노결정입자가 분산된 콜로이달(colloidal) 형태의 용액이다.The thus prepared perovskite nanocrystalline particle solution is a colloidal solution in which perovskite nanocrystalline particles are dispersed in a solvent.

이때, 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액에는 미반응 물질들이 포함되어 있고, 생성된 나노결정입자가 포함되어 있는 극성 용매에 의해 다시 용해될 수 있으므로, 나노결정입자의 형태를 유지시키기 위해 제조 후 원심분리 등으로 나노결정입자들만 분리하여 비극성 용매에 재분산하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.At this time, since the perovskite nanocrystalline particle solution contains unreacted substances and can be dissolved again by a polar solvent containing the generated nanocrystalline particle, after preparation to maintain the shape of the nanocrystalline particle The step of redispersing the non-polar solvent by separating only the nanocrystalline particles by centrifugation or the like may be further performed.

이때의 나노결정입자는 구형, 원기둥, 타원기둥, 2차원 판형, 1차원 선형 또는 다각기둥 형태일 수 있다.At this time, the nanocrystalline particles may be spherical, cylindrical, elliptical, two-dimensional plate-like, one-dimensional linear or polygonal.

또한, 이러한 나노결정입자의 평균 입자 크기는 1 nm 내지 50 nm 일 수 있으나, 보어 지름(Bohr diameter)보다 커서 양자구속 효과(Quantum confinement effect)의 영향을 받지 않는 영역인 10 nm 내지 30nm의 지름을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 이때의 나노결정입자의 크기는 리간드의 길이를 고려하지 않은 크기 즉, 이러한 리간드를 제외한 나머지 부분의 크기를 의미한다. 이와 같은 나노입자의 크기는 투과전자현미경(TEM), 동적 광 산란(DLS) 방법을 통해 측정할 수 있다.In addition, the average particle size of the nanocrystalline particles may be 1 nm to 50 nm, but the diameter of 10 nm to 30 nm, which is a region not affected by the quantum confinement effect, is larger than the Bohr diameter. It is desirable to have. On the other hand, the size of the nano-crystalline particles at this time refers to a size that does not take into account the length of the ligand, that is, the size of the remaining portion excluding these ligands. The size of the nanoparticles can be measured through a transmission electron microscope (TEM) or dynamic light scattering (DLS) method.

본 발명에 따른 10 nm 내지 30nm의 지름을 갖는 나노결정입자는 밴드갭 에너지는 무기 양자점 발광체가 양자구속효과에 따라서 입자크기에 의해서 의존하는 것과 달리 페로브스카이트 결정의 구조에 의해서 결정되는 것을 특징으로 한다.The nanocrystalline particles having a diameter of 10 nm to 30 nm according to the present invention are characterized in that the band gap energy is determined by the structure of the perovskite crystal unlike that of the inorganic quantum dot emitter depending on the particle size according to the quantum confinement effect. Is done.

만일, 나노결정입자의 크기가 30 nm를 초과하는 경우, 엑시톤 결합 에너지가 감소하고 상온에서 열적 이온화 및 전하 운반체의 비편재화에 의해서 엑시톤이 발광으로 가지 못하고 자유 전하로 분리되어 소멸하는 이유로 발광효율이 감소될 수 있다.If the size of the nanocrystalline particles exceeds 30 nm, the exciton binding energy decreases, and the exciton does not go into luminescence due to thermal ionization and delocalization of the charge carrier at room temperature, and the luminous efficiency is reduced due to separation due to free charge. Can be reduced.

한편, 만일, 나노결정입자가 보어직경 미만, 즉 예를 들어 10 nm 미만의 크기의 경우, 의자 크기에 의해 밴드갭이 변하게 된다. 보어직경은 물질의 구조에 따라서 달라질 수 있으나 대체로 10 nm 이상이기 때문에 10 nm 미만의 경우, 같은 페로브스카이트 구조를 가지더라도 발광파장이 바뀔 수 있다.On the other hand, if the nanocrystalline particles have a bore diameter of less than, for example, a size of less than 10 nm, the band gap is changed by the size of the chair. The bore diameter may vary depending on the structure of the material, but since it is generally 10 nm or more, in the case of less than 10 nm, the emission wavelength may be changed even if it has the same perovskite structure.

또한, 이러한 나노결정입자의 밴드갭 에너지는 1 eV 내지 5 eV일 수 있다.In addition, the band gap energy of these nanocrystalline particles may be 1 eV to 5 eV.

따라서, 나노결정입자의 구성물질 또는 결정구조에 따라 에너지 밴드갭이 정해지므로, 나노결정입자의 구성물질을 조절함으로써, 예컨대 200 nm 내지 1300 nm의 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다.Therefore, since the energy band gap is determined according to the constituent material or crystal structure of the nanocrystalline particles, by controlling the constituent materials of the nanocrystalline particles, light having a wavelength of, for example, 200 nm to 1300 nm can be emitted.

다음으로, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액을 제1 전극 상에 도포하여 코팅시킨다.Next, the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution is coated on the first electrode to be coated.

이때, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액이 제1 전극 상에 고르게 도포하기 위하여 상기 제1 전극을 회전시킬 수 있다.At this time, the first electrode may be rotated to uniformly apply the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution on the first electrode.

상기 회전 속도는 1000~8000rpm인 것이 바람직한 바, 만일 1000 rpm 미만이면 균일한 박막 형성에 문제가 있고, 8000 rpm을 초과하면 용매의 증발이 현저하게 빨라짐에 따라 균일한 결정 성장에 문제가 있으며, 페로브스카이트 나노결정 입자의 주입이 어려워져 다차원 페로브스카이트 발광층을 형성하는데 문제가 있다.The rotational speed is preferably 1000 to 8000 rpm, and if it is less than 1000 rpm, there is a problem in uniform film formation, and if it exceeds 8000 rpm, there is a problem in uniform crystal growth as the evaporation of the solvent becomes remarkably faster. There is a problem in forming a multi-dimensional perovskite light emitting layer because injection of lobsky nanocrystalline particles is difficult.

본 발명의 일 실시예에서는 제1 전극을 3000 rpm으로 회전시키면서 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액을 도포하여 코팅하였다.In an embodiment of the present invention, the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution was applied and coated while rotating the first electrode at 3000 rpm.

상기 코팅은 스핀코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 스프레이 프린팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing) 또는 전기분무(electrospray)로 이루어질 수 있다.The coating may be made of spin coating, bar coating, nozzle printing, spray printing, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing or electrospray.

다음으로, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액의 코팅이 완료되기 전에, 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 주입하여(dripping) 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 및 페로브스카이트 나노결정입자를 함께 코팅한다.Next, before the coating of the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution is completed, the perovskite nanocrystalline particles (2) are injected (dripping) the solution to perovskite Bulk polycrystalline and perovskite nanocrystalline particles are coated together.

이때, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액의 코팅이 완료되는 시간은 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액의 용매가 모두 증발하여 결정화가 이루어져서 박막의 색이 변하는 시간으로 하며, 물질마다 상이하나 약 80초 정도이다. 따라서, 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 떨어뜨리는 시점은 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액의 도포 후 1초 내지 200초 이내에 수행하는 것이 바람직하다.At this time, the time when the coating of the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution is completed is crystallized by evaporation of the solvent of the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution (precursor) It is made, and the color of the thin film is changed. Therefore, the point of dropping the solution of the perovskite nanocrystalline particles 2 is preferably performed within 1 second to 200 seconds after application of the perovskite bulk polycrystalline precursor solution.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액의 도포 후 20초 후에 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 떨어뜨려서 함께 코팅하였다.In one embodiment of the present invention, the perovskite nanocrystalline particles (2) solution was dropped and coated together 20 seconds after application of the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution.

코팅 후에는 박막의 치밀성을 높이기 위해 열처리를 할 수 있다.After coating, heat treatment may be performed to increase the density of the thin film.

상기 열처리는 80 - 120℃에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed at 80-120 ° C.

본 발명의 일 실시예에서는 제조된 하이브리드 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다.In one embodiment of the present invention, the prepared hybrid thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes.

이렇게 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액이 함께 코팅된 하이브리드 박막은 도 5에 나타낸 바와 같이, 페로브스카이트 나노결정이 결정화 씨드(crystallization seed)로 작용하여, 많은 결정화 사이트(site)를 제공하고, 이로 인해 박막의 입상 구조(granular structure)를 유도하는 것으로 나타났다. 따라서, 종래의 한 차원의 물질로만 이루어진 단일 차원 발광층이 비하여 현저하게 향상된 광발광 세기를 나타낼 수 있다(도 7 참조). As shown in FIG. 5, the hybrid thin film coated with the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution and the perovskite nanocrystalline particle (2) solution is a perovskite nanocrystal. It has been shown to act as a crystallization seed, providing many crystallization sites, thereby inducing a granular structure of the thin film. Therefore, compared to the conventional single-dimensional light-emitting layer made of only one-dimensional material, it can exhibit significantly improved light emission intensity (see FIG. 7).

형성된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 두께는 10nm 내지 10㎛일 수 있다.The formed multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer may have a thickness of 10 nm to 10 μm.

또한, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 발광 파장은 200nm 내지 1300nm일 수 있다.In addition, the emission wavelength of the multidimensional perovskite hybrid light emitting layer may be 200 nm to 1300 nm.

또한, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 밴드갭 에너지는 1 eV 내지 5 eV일 수 있다.In addition, the band gap energy of the multidimensional perovskite hybrid light emitting layer may be 1 eV to 5 eV.

(b) 오버코팅(over-coating) 법(b) over-coating method

또한, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(30)의 형성 단계는In addition, the step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer 30 is

페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계; Preparing a perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution and a perovskite nanocrystalline particle solution;

상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하여 코팅시킴으로써 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막을 형성하는 단계; 및 Forming a perovskite bulk polycrystalline thin film by coating the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution on a first electrode or a hole injection layer; And

형성된 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 박막 상에 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 도포하여 코팅시키는 단계를 포함한다.And coating the perovskite nanocrystalline particle (2) solution on the formed perovskite bulk polycrystalline (1) thin film.

페로브스카이트 나노결정입자(2)의 경우 결정을 녹이지 않는 반용매(anti-solvent)에 분산시켜 이를 박막화하는데 사용하기 때문에, 기존에 형성된 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 박막 위에 코팅이 가능하다.In the case of the perovskite nanocrystalline particles 2, the crystal is dispersed in an anti-solvent that does not dissolve, and is used to thin it, so that the previously formed perovskite bulk polycrystalline (1) coating on the thin film This is possible.

페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액과 상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 준비하는 단계는 전술한 바와 같으므로, 자세한 설명은 생략한다.The steps of preparing the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution and the perovskite nanocrystalline particle (2) solution are the same as described above, and detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액을 정공 주입층 상에 도포하여 코팅시킨다.Next, a perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution is coated on the hole injection layer and coated.

상기 오버코팅법이 전술한 드리핑법과 다른 점은, 상기 드리핑법은 고차원 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 박막이 형성되기 전에 저차원 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 도포하여 함께 코팅시킴으로써 하나의 박막을 형성하나, 오버코팅법은 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 박막을 형성한 후에, 상기 박막 위에 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 도포하여 코팅시킴으로써 박막을 형성시킨다는 것이다.The difference between the overcoating method and the above-described dripping method is that the dripping method is performed by applying a solution of a low-dimensional perovskite nanocrystalline particle (2) before forming a high-dimensional perovskite bulk polycrystalline (1) thin film. One thin film is formed by coating, but the overcoating method forms a thin film of perovskite bulk polycrystalline (1), and then coats the thin film by applying a solution of perovskite nanocrystalline particles (2) on the thin film. To form.

이때, 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor) 용액이 제1 전극(20) 또는 정공주입층(25) 상에 고르게 도포하기 위하여 상기 제1 전극(20) 또는 정공주입층(25)을 회전시킬 수 있다. 마찬가지로, 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 도포할 때에도 고르게 도포하기 위해 피코팅체를 회전시킬 수 있다.At this time, the first electrode 20 or the hole injection layer in order to uniformly apply the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor solution on the first electrode 20 or the hole injection layer 25 (25) can be rotated. Likewise, when the solution of the perovskite nanocrystalline particles 2 is applied, the coated body can be rotated to apply evenly.

상기 회전 속도는 1000 ~ 8000rpm인 것이 바람직한 바, 만일 1000 rpm 미만이면 균일한 박막 형성에 문제가 있고, 8000 rpm을 초과하면 용매의 증발이 현저하게 빨라짐에 따라 균일한 결정 성장에 문제가 있다.The rotational speed is preferably 1000 to 8000 rpm, and if it is less than 1000 rpm, there is a problem in uniform film formation, and if it exceeds 8000 rpm, there is a problem in uniform crystal growth as the evaporation of the solvent becomes remarkably faster.

상기 코팅은 스핀코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 스프레이 프린팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing) 또는 전기분무(electrospray)로 이루어질 수 있다.The coating may be made of spin coating, bar coating, nozzle printing, spray printing, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing or electrospray.

또한, 나노결정입자(2) 코팅 후에는 나노결정입자(2) 용액에서 불순물 제거를 위한 정제공정을 추가로 수행할 수 있으며, 상기 정제공정은 비극성 용매를 도포함으로써 수행할 수 있다.In addition, after coating the nanocrystalline particles 2, a purification process for removing impurities from the nanocrystalline particle 2 solution may be additionally performed, and the purification process may be performed by applying a non-polar solvent.

본 발명의 일 실시예에서는 3000 rpm의 속도로 20초간 회전시키면서 상기 비극성 용매를 도포하여 불순물을 제거하였다.In one embodiment of the present invention, while rotating at 3000 rpm for 20 seconds, the non-polar solvent was applied to remove impurities.

코팅 후에는 박막의 치밀성을 높이기 위해 열처리를 할 수 있다.After coating, heat treatment may be performed to increase the density of the thin film.

상기 열처리는 80~120℃에서 수행할 수 있다.The heat treatment can be performed at 80 ~ 120 ℃.

본 발명의 일 실시예에서는 제조된 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 박막 및 페로브스카이트 나노결정입자(2)층을 90℃에서 10분간 열처리하였다.In one embodiment of the present invention, the prepared perovskite bulk polycrystalline (1) thin film and perovskite nanocrystalline particle (2) layer was heat treated at 90 ° C. for 10 minutes.

본 발명의 일 실시예에 따라 오버코팅법으로 제조된 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 종래의 한 차원의 물질로만 이루어진 단일 차원 발광층에 비하여 현저하게 향상된 광발광 세기를 나타내었으며(도 8 참조), 각기 다른 발광 파장대를 가지는 페로브스카이트 벌크 다결정체, 나노결정입자를 발광층으로 사용하여 발광 소자를 제작한 경우에는 두 파장대 모두에서 전기발광(Electroluminescence)을 발생시켰다(도 9 참조).The multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer manufactured by the over-coating method according to an embodiment of the present invention showed significantly improved photoluminescence intensity compared to a single-dimensional light-emitting layer made of only one-dimensional material (see FIG. 8), When a light emitting device was manufactured using perovskite bulk polycrystalline and nanocrystalline particles having different emission wavelength bands as an emission layer, electroluminescence was generated in both wavelength bands (see FIG. 9).

(c) 다결정체 진공 증착 방법(c) polycrystalline vacuum deposition method

또한, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(30)의 형성 단계는In addition, the step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer 30 is

페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor)과 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 준비하는 단계; Preparing a solution of perovskite bulk polycrystalline (1) precursor and perovskite nanocrystalline particles (2);

상기 페로브스카이트 나노결정입자(2) 용액을 제1 전극(20) 또는 정공주입층(25) 상에 도포하여 코팅시킴으로써 페로브스카이트 나노결정입자(2)층을 형성하는 단계; 및 Forming a perovskite nanocrystalline particle (2) layer by coating the perovskite nanocrystalline particle (2) solution on the first electrode (20) or the hole injection layer (25); And

형성된 페로브스카이트 나노결정입자(2)층 상에 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질을 진공 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.It may include the step of vacuum depositing the perovskite bulk polycrystalline (1) precursor on the formed perovskite nanocrystalline particles (2) layer.

(d) 동시 증착 방법(d) Simultaneous deposition method

또한, 상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층(30)의 형성 단계는In addition, the step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer 30 is

페로브스카이트 벌크 다결정체(1) 전구물질(precursor)과 페로브스카이트 나노결정입자(2)를 동시에 진공 증착시킴으로써 수행할 수 있다.Perovskite bulk polycrystalline (1) precursor (precursor) and perovskite nanocrystalline particles (2) can be carried out by vapor deposition at the same time.

상기 다결정체 진공 증착 방법 또는 동시 증착 방법에 있어서, 상기 증착 방법은 공 증착(evaporation), 열 증착(thermal deposition), 플래쉬 증착(flash deposition), 레이저 증착(laser deposition), 화학적 증기 증착 (chemical vapor deposition), 원자층 증착(atomic layer deposition), 물리 기상 증착(physical vapor deposition), 물리화학적 공-진공증착 (physical-chemical co-evaporation deposition), 순차적인 증착(sequential vapor deposition), 용액 공정 조합 증착 (solution process-assisted thermal deposition) 및 스프레이 증착(Spray deposition)으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.In the polycrystalline vacuum deposition method or the simultaneous deposition method, the deposition method is evaporation, thermal deposition, flash deposition, laser deposition, chemical vapor deposition deposition, atomic layer deposition, physical vapor deposition, physical-chemical co-evaporation deposition, sequential vapor deposition, solution process combination deposition (solution process-assisted thermal deposition) and spray deposition (Spray deposition).

상기 발광층(30) 상에는 추가적으로 전자수송층(35)을 형성시킬 수 있다. An electron transport layer 35 may be additionally formed on the light emitting layer 30.

상기 전자수송층(35)의 재료로는 Alq3 (Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium), TAZ (3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole), BAlq (Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum), BeBq2 (bis(10-hydroxybenzo [h] quinolinato)-beryllium), BCP (Bathocuproine), Bphen (Bathophenanthroline), TBPI (2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)), TmPyPB (1,3,5-Tri(m-pyridin-3-ylphenyl)benzene), 3TPYMB (Tris(2,4,6-triMethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane) 또는 TpPyPB (1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene Basic information) 등을 사용할 수 있다.The material of the electron transport layer 35 is Alq 3 (Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminium), TAZ (3- (Biphenyl-4-yl) -5- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-4H- 1,2,4-triazole), BAlq (Bis (8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy) aluminum), BeBq2 (bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) -beryllium), BCP (Bathocuproine) , Bphen (Bathophenanthroline), TBPI (2,2 ', 2 "-(1,3,5-Benzinetriyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole)), TmPyPB (1,3,5-Tri ( m-pyridin-3-ylphenyl) benzene), 3TPYMB (Tris (2,4,6-triMethyl-3- (pyridin-3-yl) phenyl) borane) or TpPyPB (1,3,5-tri (p-pyrid) -3-yl-phenyl) benzene Basic information).

상기 전자수송층(35)은 진공증착법, 스핀코팅법, 스프레이법, 딥코팅법, 바코팅법, 노즐프린팅법, 슬롯-다이코팅법, 그래비어 프린팅법, 캐스트법 또는 랭뮤어-블로드젯막법(LB(Langmuir-Blodgett)) 등과 같은 공지된 다양한 방법 중에서 임의로 선택된 방법에 따라 상기 발광층(300)상에 증착될 수 있다. 이 때, 상기 증착시 조건 및 코팅 조건은 목적 화합물, 목적으로 하는 층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 달라질 수 있다.The electron transport layer 35 is a vacuum deposition method, a spin coating method, a spray method, a dip coating method, a bar coating method, a nozzle printing method, a slot-die coating method, a gravure printing method, a cast method or a Langmuir-Blodjet film method (LB (Langmuir-Blodgett)) may be deposited on the light emitting layer 300 according to a randomly selected method from various known methods such as. At this time, the conditions and coating conditions at the time of deposition may vary depending on the target compound, the structure of the target layer, and thermal properties.

상기 전자수송층(35)의 두께는 약 10nm 내지 100nm일 수 있다. 보다 구체적으로는 20nm 내지 50nm일 수 있다.The electron transport layer 35 may have a thickness of about 10 nm to 100 nm. More specifically, it may be 20nm to 50nm.

상기 전자수송층(35) 상에는 추가적으로 전자주입층(미도시)을 형성시킬 수 있다. An electron injection layer (not shown) may be additionally formed on the electron transport layer 35.

상기 전자주입층 형성 재료로는 공지의 전자 주입 재료인 LiF, NaCl, NaF, CsF, Li2O, BaO, BaF2, Cs2CO3 또는 Liq(리튬 퀴놀레이트)등이 사용될 수 있다.As the electron injection layer forming material, known electron injection materials LiF, NaCl, NaF, CsF, Li 2 O, BaO, BaF 2 , Cs 2 CO 3 or Liq (lithium quinolate) may be used.

상기 전자주입층의 두께는 약 0.1nm 내지 10nm일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.5nm 내지 5nm일 수 있다.The thickness of the electron injection layer may be about 0.1nm to 10nm. More specifically, it may be 0.5nm to 5nm.

또한, 상기 전자주입층은 상기 Alq3, TAZ, BAlq, BeBq2, BCP, Bphen, TBPI, TmPyPB, 3TPYMB 또는 TpPyPB 등의 전자수송층 재료에 1% 내지 50%의 함량으로 상기 LiF, NaCl, CsF, NaF, Li2O, BaO, Cs2CO3 등의 금속 유도체를 포함하여, 상기 전자수송층 재료에 Li, Ca, Cs, Mg 등의 금속이 도핑된 1 nm 내지 100 nm 두께의 층으로 형성할 수도 있다.In addition, the electron injection layer is Alq 3 , TAZ, BAlq, BeBq 2 , BCP, Bphen, TBPI, TmPyPB, 3TPYMB or TpPyPB, such as 1% to 50% of the content of the LiF, NaCl, CsF, Including metal derivatives such as NaF, Li 2 O, BaO, and Cs 2 CO 3 , the electron transport layer material may be formed of a layer having a thickness of 1 nm to 100 nm doped with metals such as Li, Ca, Cs, and Mg. have.

다음으로, 상기 발광층(30) 또는 전자수송층(35) 또는 전자주입층 상에 제2 전극(40)을 형성시킨다.Next, a second electrode 40 is formed on the light emitting layer 30 or the electron transport layer 35 or the electron injection layer.

예를 들어, 상기 제1 전극(20)이 애노드인 경우, 상기 제2 전극(40)은 캐소드(전자 주입 전극)일 수 있다.For example, when the first electrode 20 is an anode, the second electrode 40 may be a cathode (electron injection electrode).

이 경우, 상기 제2 전극(40)는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들의 조합의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(400)은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 포함할 수 있다. 또한 전면 발광소자를 얻기 위하여는 ITO 또는 IZO 을 사용할 수 있다.In this case, the second electrode 40 may use a material having a relatively low work function, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a combination thereof. For example, the second electrode 400 is lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al-Li), calcium (Ca), magnesium-indium (Mg-In), Magnesium-silver (Mg-Ag), and the like. In addition, ITO or IZO can be used to obtain a front light emitting device.

상기 제2 전극(40) 역시 진공 증착 방법을 사용하여 형성시킬 수 있다.The second electrode 40 may also be formed using a vacuum deposition method.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러한, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실험예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. Such, the present invention is not limited to the experimental examples described herein, but may be embodied in other forms.

후술되는 제조예 1 및 제조예 2는 각각 본 명세서의 고차원 페로브스카이트 전구체 용액 및 저차원 페로브스카이트 나노결정입자 용액의 제조예를 설명한 것이고, 제조예 3 및 4는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층의 제조예를 설명한 것이다.Preparation Example 1 and Preparation Example 2 described below describe the preparation examples of the high-dimensional perovskite precursor solution and the low-dimensional perovskite nanocrystalline particle solution, respectively, and Preparation Examples 3 and 4 are multi-dimensional perovskite The manufacturing example of the hybrid light emitting layer is described.

<제조예 1> 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액 제조<Production Example 1> Preparation of perovskite bulk polycrystalline precursor solution

극성 용매에 유무기 하이브리드 페로브스카이트를 녹여 제1 용액을 준비하였다. 이때의 극성 용매로는 디메틸 설폭시드(dimethyl sulfoxide)를 사용하고, 유무기 하이브리드 페로브스카이트로 CH3NH3PbBr3를 사용하였다. 이때 사용한 CH3NH3PbBr3은 CH3NH3Br와 PbBr2를 1.06:1 비율로 넣고 전구체와 디메틸 설폭시드의 비율을 33wt% 비율로 섞은 것을 사용하였다.The first solution was prepared by dissolving organic-inorganic hybrid perovskite in a polar solvent. At this time, dimethyl sulfoxide was used as a polar solvent, and CH 3 NH 3 PbBr 3 was used as an organic-inorganic hybrid perovskite. The CH 3 NH 3 PbBr 3 used was a mixture of CH 3 NH 3 Br and PbBr 2 in a ratio of 1.06: 1, and a mixture of a precursor and dimethyl sulfoxide in a ratio of 33 wt% was used.

<제조예 2> 페로브스카이트 나노결정입자 용액 제조<Production Example 2> Perovskite nanocrystalline particle solution preparation

극성 용매에 유무기 하이브리드 페로브스카이트를 녹여 제1 용액을 준비하였다. 이때의 극성 용매로는 다이메틸포름아마이드(dimethylformamide)를 사용하고, 유무기 하이브리드 페로브스카이트로 CH3NH3PbBr3를 사용하였다. 이때 사용한 CH3NH3PbBr3은 CH3NH3Br와 PbBr2를 각각 0.4 mml씩 넣어 1:1 비율로 섞은 것을 사용하였다.The first solution was prepared by dissolving organic-inorganic hybrid perovskite in a polar solvent. At this time, dimethylformamide was used as a polar solvent, and CH 3 NH 3 PbBr 3 was used as an organic-inorganic hybrid perovskite. At this time, the CH 3 NH 3 PbBr 3 was used by mixing CH 3 NH 3 Br and PbBr 2 at a ratio of 1: 1 by adding 0.4 mml each.

그리고 비극성 용매에 아민 리간드와 카르복실산 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비하였다. 이때의 비극성 용매는 헥세인(Hexane)을 사용하였고, 아민 리간드 계면활성제는 옥틸아민(octylamine)을 사용하였고, 카르복실산 계면활성제는 올레익 에시드(Oleic acid)를 사용하였다. Then, a second solution was prepared in which an amine ligand and a carboxylic acid surfactant were dissolved in a non-polar solvent. At this time, hexane (Hexane) was used as the non-polar solvent, octylamine was used as the amine ligand surfactant, and oleic acid was used as the carboxylic acid surfactant.

그 다음에, 강하게 교반중인 제2 용액에 제1 용액을 천천히 한방울씩 떨어뜨려 첨가하여 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하였다.Then, the first solution was slowly added dropwise to the strongly stirred second solution to form organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystalline particles.

이후, 원심분리를 이용하여 나노결정입자와 용매를 분리하고, 상청액(용매)을 따라낸 후, 새 톨루엔을 넣어 재분산시켰다.Thereafter, the nanocrystalline particles and the solvent were separated using centrifugation, and the supernatant (solvent) was decanted, and then redispersed with fresh toluene.

이후 절차에는 재분산된 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 사용하였다.In the subsequent procedure, a redispersed perovskite nanocrystalline particle solution was used.

<제조예 3> 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 제조(드리핑 법)<Production Example 3> Multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer production (dripping method)

제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 상기 유리 기판 상에 도포한 후 유리 기판을 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다. 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 도포한 후, 25초 후에 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 주입하여 함께 코팅하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 박막을 제조하였다.After applying the perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 onto the glass substrate, the glass substrate was spin coated while rotating at a speed of 3000 rpm. After applying the perovskite bulk polycrystalline precursor solution, 25 seconds later, the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 was injected and coated together to prepare a multidimensional perovskite hybrid thin film.

제조된 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes.

제조된 박막을 주사전자현미경으로 관찰하여 도 5에 나타내었다.The prepared thin film was observed by a scanning electron microscope and shown in FIG. 5.

도 5에 나타낸 바와 같이, 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액이 함께 코팅된 하이브리드 박막은, 페로브스카이트 나노결정입자 용액 대신 톨루엔 용매만 드리핑한 것과 비교시 페로브스카이트 나노결정입자가 결정화 씨드(crystallization seed)로 작용하여, 많은 결정화 사이트(site)를 제공하고, 이로 인해 박막의 입상 구조(granular structure)를 유도하는 것으로 나타났다.As shown in FIG. 5, the hybrid thin film coated with the perovskite bulk polycrystalline precursor solution and the perovskite nanocrystalline particle solution, drips only toluene solvent instead of the perovskite nanocrystalline particle solution. Compared to the one, the perovskite nanocrystalline particles acted as crystallization seeds, providing many crystallization sites, thereby inducing the granular structure of the thin film.

<제조예 4> 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 제조(오버코팅 법)<Production Example 4> Preparation of multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer (overcoating method)

제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 상기 유기 기판 상에 도포 한 후 유리 기판을 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다. After applying the perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 on the organic substrate, the glass substrate was spin coated while rotating at a speed of 3000 rpm.

제조된 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes.

제조된 박막을 주사전자현미경으로 관찰하여 도 6에 나타내었다.The prepared thin film was observed by a scanning electron microscope and shown in FIG. 6.

다음으로, 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 도포한 후 상기 기판을 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다.Next, after applying the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 on the perovskite bulk polycrystalline thin film, the substrate was spin coated while rotating at a speed of 3000 rpm.

제조된 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes.

제조된 박막을 주사전자현미경으로 관찰하여 도 6에 나타내었다.The prepared thin film was observed by a scanning electron microscope and shown in FIG. 6.

도 6에 나타낸 바와 같이, 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 페로브스카이트 나노결정입자 박막이 오버코팅하여 이루어진 하이브리드 박막은 페로브스카이트 나노결정입자가 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막을 파괴하지 않으면서 박막 위에 나노입자 층을 형성함을 알 수 있다.As shown in Fig. 6, a hybrid thin film formed by overcoating a thin film of perovskite nanocrystalline particles on a perovskite bulk polycrystalline thin film has a perovskite nanocrystalline particle having a perovskite bulk polycrystalline thin film. It can be seen that the nanoparticle layer is formed on the thin film without destruction.

<< 제조예Manufacturing example 5> 다차원  5> Multidimensional 페로브스카이트Perovskite 하이브리드hybrid 발광층Emitting layer 제조(다결정체 증착법) Manufacturing (Polycrystalline deposition method)

제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 도포한 후 상기 기판을 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다.After the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 was applied onto the perovskite bulk polycrystalline thin film, the substrate was spin coated while rotating at a speed of 3000 rpm.

제조된 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes.

다음으로, 고진공(1×10-7 Torr) 상태의 열 증착기 에서 상기 페로브스카이트 나노결정입자층 상에 열 증착(thermal deposition)을 통해 MABr, PbBr2를 공증착하여 페로브스카이트 벌크 다결정체층을 형성하였다.Next, in a high vacuum (1 × 10 -7 Torr) state thermal evaporator, MABr and PbBr 2 are co-deposited by thermal deposition on the perovskite nanocrystalline particle layer to form a perovskite bulk polycrystalline material. A layer was formed.

<< 제조예Manufacturing example 6> 다차원  6> Multidimensional 페로브스카이트Perovskite 하이브리드hybrid 발광층Emitting layer 제조(동시 증착법) Manufacturing (simultaneous deposition method)

제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액과 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 75℃로 가열된 기판 위에 두 개의 노즐을 이용하여 동시 분사를 통해 코팅을 진행하였다. 스프레이 증착시 노즐의 높이는 10 cm 로 하였으며 페로브스카이트 벌크 다결정체 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액의 atomizing gas pressure 는 각각 2.5psi, 1.5psi 이고 용액 투입속도는 각각 3.0ml/min, 2.0ml/min 으로 하였다.The perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 and the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 were coated on the substrate heated to 75 ° C. using two nozzles to perform coating through simultaneous spraying. Proceeded. During spray deposition, the nozzle height was 10 cm, and the atomizing gas pressures of the perovskite bulk polycrystalline solution and perovskite nanocrystalline particle solution were 2.5 psi and 1.5 psi, respectively, and the solution injection rates were 3.0 ml / min and 2.0, respectively. It was set to ml / min.

제조된 박막을 100℃에서 50분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 100 ° C for 50 minutes.

<< 제조예Manufacturing example 7> 발광다이오드 제조( 7> Light-emitting diode manufacturing ( 드리핑Dripping 법) method)

먼저 ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083) 을 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분 동안 열처리하여 40nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다.First, an ITO substrate (a glass substrate coated with an ITO anode) is prepared, and then spin coated with a conductive material PEDOT: PSS (AI4083 from Heraeus) on the ITO anode, followed by heat treatment at 150 ° C for 30 minutes to inject 40 nm thick holes A layer was formed.

제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 상기 정공 주입층 상에 도포하고 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다. 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 도포한 후, 25초 후에 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 주입하여 함께 코팅하고, 90℃에서 10분간 열처리하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하였다. The perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 was applied onto the hole injection layer and spin-coated while rotating at a speed of 3000 rpm. After applying the perovskite bulk polycrystalline precursor solution, 25 seconds later, the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 was injected and coated together, followed by heat treatment at 90 ° C. for 10 minutes to multidimensional perovskite. To form a hybrid light emitting layer.

이 후, 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 상에 50nm 두께의 1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI)를 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광다이오드를 제작하였다.After this, a 50 nm thick 1,3,5-Tris (1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene (TPBI) on a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer under a high vacuum of 1 × 10 -7 Torr or less To form an electron transport layer, a 1 nm thick LiF was deposited thereon to form an electron injection layer, and a 100 nm thick aluminum was deposited thereon to form a negative electrode to produce a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting diode.

<< 제조예Manufacturing example 8> 발광다이오드 제조(오버코팅 법) 8> Light-emitting diode manufacturing (overcoating method)

먼저 ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)을 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분 동안 열처리하여 40nm 두께의 정공주입층을 형성하였다.First, prepare an ITO substrate (glass substrate coated with an ITO anode), spin coat the conductive material PEDOT: PSS (AI4083 from Heraeus) on the ITO anode, and heat-treat at 150 ° C for 30 minutes to inject 40 nm thick holes. A layer was formed.

다음으로, 제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 상기 정공주입층 상에 도포하고 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다. 제조된 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다. 이후, 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 스핀코팅하고, 상기 나노결정입자의 불순물 제거를 위해 헥산을 도포하고, 90℃에서 10분간 열처리하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하였다. Next, the perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 was applied onto the hole injection layer and spin-coated while rotating at a speed of 3000 rpm. The prepared thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes. Then, while rotating at a speed of 3000 rpm, the perovskite nanocrystalline solution prepared in Preparation Example 2 was spin coated on the perovskite bulk polycrystalline thin film, and hexane was used to remove impurities from the nanocrystalline particles. After coating and heat treatment at 90 ° C. for 10 minutes, a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer was formed.

이 후, 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 상에 50nm 두께의 1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI)를 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광다이오드를 제작하였다.After this, a 50 nm thick 1,3,5-Tris (1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene (TPBI) on a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer under a high vacuum of 1 × 10 -7 Torr or less To form an electron transport layer, deposit 1 nm-thick LiF on it to form an electron injection layer, and deposit 100 nm-thick aluminum on it to form a negative electrode to produce a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting diode.

<< 제조예Manufacturing example 9> 발광다이오드 제조(다결정체 증착법) 9> Light-emitting diode production (polycrystalline deposition method)

먼저 ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)을 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분 동안 열처리하여 40nm 두께의 정공주입층을 형성하였다.First, prepare an ITO substrate (glass substrate coated with an ITO anode), spin coat the conductive material PEDOT: PSS (AI4083 from Heraeus) on the ITO anode, and heat-treat at 150 ° C for 30 minutes to inject 40 nm thick holes. A layer was formed.

다음으로, 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 스핀코팅하고, 90℃에서 10분간 열처리한 후, 고진공(1×10-7 Torr) 상태의 열 증착기 에서 상기 페로브스카이트 나노결정입자층 상에 열 증착(thermal deposition)을 통해 MABr, PbBr2를 공증착하여 페로브스카이트 벌크 다결정체층을 형성함으로써 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하였다. Next, the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 was spin coated on the perovskite bulk polycrystalline thin film, heat-treated at 90 ° C. for 10 minutes, and then subjected to high vacuum (1 × 10-7 Torr). Multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer by forming a perovskite bulk polycrystalline layer by co-depositing MABr and PbBr 2 through thermal deposition on the perovskite nanocrystalline particle layer in a thermal evaporator in a state) Formed.

이 후, 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 상에 50nm 두께의 1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI)를 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광다이오드를 제작하였다.After this, a 50 nm thick 1,3,5-Tris (1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene (TPBI) on a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer under a high vacuum of 1 × 10 -7 Torr or less To form an electron transport layer, a 1 nm thick LiF was deposited thereon to form an electron injection layer, and a 100 nm thick aluminum was deposited thereon to form a negative electrode to produce a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting diode.

<< 제조예Manufacturing example 10> 발광다이오드 제조(동시 증착법) 10> Light emitting diode manufacturing (simultaneous deposition method)

먼저 ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)을 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분 동안 열처리하여 40nm 두께의 정공주입층을 형성하였다.First, an ITO substrate (a glass substrate coated with an ITO anode) is prepared, then spin-coated a conductive material PEDOT: PSS (AI4083 from Heraeus) on the ITO anode, followed by heat treatment at 150 ° C for 30 minutes to inject 40 nm thick holes A layer was formed.

다음으로, 제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액과 제조예 2에서 제조한 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 75℃로 가열된 기판 위에 두 개의 노즐을 이용하여 동시 분사를 통해 코팅을 진행하였다. 스프레이 증착시 노즐의 높이는 10 cm 로 하였으며 페로브스카이트 벌크 다결정체 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액의 atomizing gas pressure 는 각각 2.5psi, 1.5psi 이고 용액 투입속도는 각각 3.0ml/min, 2.0ml/min 으로 하였다.Next, the perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 and the perovskite nanocrystalline particle solution prepared in Preparation Example 2 were simultaneously sprayed using two nozzles on a substrate heated to 75 ° C. The coating proceeded through. During spray deposition, the nozzle height was 10 cm, and the atomizing gas pressures of the perovskite bulk polycrystalline solution and perovskite nanocrystalline particle solution were 2.5 psi and 1.5 psi, respectively, and the solution injection rates were 3.0 ml / min and 2.0, respectively. It was set to ml / min.

제조된 박막을 100℃에서 50분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 100 ° C for 50 minutes.

이 후, 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층 상에 50nm 두께의 1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI)를 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광다이오드를 제작하였다.After this, a 50 nm thick 1,3,5-Tris (1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene (TPBI) on a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer under a high vacuum of 1 × 10 -7 Torr or less To form an electron transport layer, a 1 nm thick LiF was deposited thereon to form an electron injection layer, and a 100 nm thick aluminum was deposited thereon to form a negative electrode to produce a multi-dimensional perovskite hybrid light emitting diode.

<비교예><Comparative Example>

제조예 1에서 제조한 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구체 용액을 상기 유기 기판 상에 도포하고 유리 기판을 3000 rpm의 속도로 회전시키면서 스핀코팅하였다. The perovskite bulk polycrystalline precursor solution prepared in Preparation Example 1 was applied onto the organic substrate and spin coated while rotating the glass substrate at a speed of 3000 rpm.

제조된 박막을 90℃에서 10분간 열처리하였다.The prepared thin film was heat treated at 90 ° C for 10 minutes.

<실험예 1> 광발광(PL) 강도 측정<Experimental Example 1> Photoluminescence (PL) intensity measurement

본 발명에 있어서, 페로브스카이트 벌크 다결정체에 페로브스카이트 나노결정입자를 도입시킴이 광발광 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해, 다음과 같은 실험을 수행하였다.In the present invention, in order to investigate the effect of introducing perovskite nanocrystalline particles on perovskite bulk polycrystalline on photoluminescence properties, the following experiment was performed.

제조예 3, 4에서 제조된 발광층의 광발광 특성을 형광광도계(spectrofluorometer)를 이용하여 측정하고, 그 결과를 비교예의 방법과 비교하여 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다.The photoluminescence properties of the light-emitting layers prepared in Preparation Examples 3 and 4 were measured using a spectrofluorometer, and the results are shown in FIGS. 7 and 8, respectively, compared to the method of Comparative Example.

도 7은 본 발명의 제조예 3의 드리핑 법을 이용하여 제조한 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층과 비교예의 단일 차원으로 이루어진 페로브스카이트 벌크 다결정체 발광층의 광발광 강도를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the light emission intensity of a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer prepared using the dripping method of Preparation Example 3 of the present invention and a perovskite bulk polycrystalline light-emitting layer composed of a single dimension of a comparative example.

도 7에 나타낸 바와 같이, 비교예의 단일 차원으로 이루어진 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막은 525~550 nm의 파장 영역에서 125 a.u.의 광발광 강도를 나타내었으나, 본 발명의 드리핑 법에 따라 제조된, 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정이 공존하는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 박막은 동일한 파장 영역에서 약 800~900 a.u.의 광발광 강도를 나타냄으로써 약 6배 이상 광발광 강도를 현저히 향상시킴을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the perovskite bulk polycrystalline thin film composed of a single dimension of the comparative example exhibited a light emission intensity of 125 au in a wavelength range of 525 to 550 nm, but was prepared according to the dripping method of the present invention. A multi-dimensional perovskite hybrid thin film in which perovskite bulk polycrystalline and perovskite nanocrystals coexist exhibits a light emission intensity of about 800 to 900 au in the same wavelength range, thereby significantly increasing the light emission intensity of about 6 times or more. You can see that it improves.

도 8은 본 발명의 제조예 4의 오버코팅 법을 이용하여 제조한 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층과 비교예의 단일 차원으로 이루어진 페로브스카이트 벌크 다결정체 발광층의 광발광 강도를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the photoluminescence intensity of a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer manufactured using the overcoat method of Preparation Example 4 of the present invention and a single-dimensional perovskite bulk polycrystalline light-emitting layer of a comparative example.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 오버코팅 법에 따라 제조된 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정이 공존하는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 박막은 동일한 파장 영역에서 약 250 a.u.의 광발광 강도를 나타냄으로써 단일 차원으로 이루어진 고차원의 페로브스카이트 벌크 박막(125 a.u.)에 비해 약 2배 상승된 광발광 강도를 나타내었다.As shown in FIG. 8, a multi-dimensional perovskite hybrid thin film in which perovskite bulk polycrystals and perovskite nanocrystals co-exist according to the overcoat method of the present invention coexist at about 250 au in the same wavelength region By indicating the photoluminescence intensity, the photoluminescence intensity was increased by about 2 times compared to the high-dimensional perovskite bulk thin film 125 au composed of a single dimension.

도 9는 본 발명의 제조예 4에 따라 제조한 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층과, 3차원의 단일 차원으로 이루어진 페로브스카이트 벌크 다결정체 발광층 또는 0차원의 단일 차원으로 이루어진 페로브스카이트 나노결정입자 발광층의 전기발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.9 is a multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer prepared according to Preparation Example 4 of the present invention, a perovskite bulk polycrystalline light-emitting layer composed of a single dimension in 3D, or a perovskite nanoscale composed of a single dimension in 0D It is a graph showing the electroluminescence spectrum of the crystal particle emitting layer.

도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 오버코팅 법에 따라 제조된 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정입자가 공존하는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 박막의 경우, 페로브스카이트 벌크 다결정체의 전기발광 파장대(~540nm)와 페로브스카이트 나노결정입자 전기발광 파장대(~525nm)에서 모두 발광함으로써 다색 발광이 가능함을 나타내었다.As shown in FIG. 9, in the case of a multi-dimensional perovskite hybrid thin film in which perovskite bulk polycrystalline and perovskite nanocrystalline particles coexist according to the overcoat method of the present invention, perovskite bulk It has been shown that multi-color emission is possible by emitting light in both the electroluminescent wavelength band (~ 540 nm) and the perovskite nanocrystalline particle electroluminescent wavelength band (~ 525 nm).

따라서, 본 발명에 따른 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정입자가 공존하는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 박막은 보다 높은 광발광 강도와 복합 파장대에서 발광함으로써, 종래의 발광다이오드의 한계를 극복할 수 있다.Accordingly, the multi-dimensional perovskite hybrid thin film in which the perovskite bulk polycrystalline and perovskite nanocrystalline particles coexist according to the present invention emits light at a higher light emission intensity and a complex wavelength, thereby limiting the conventional light-emitting diodes. Can overcome.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

1: 페로브스카이트 벌크 다결정체
2: 페로브스카이트 나노결정입자
10: 기판
20: 제1 전극
25: 정공주입층
30: 발광층
35: 전자수송층
40: 제2 전극
1: perovskite bulk polycrystalline
2: Perovskite nanocrystalline particles
10: substrate
20: first electrode
25: hole injection layer
30: light emitting layer
35: electron transport layer
40: second electrode

Claims (17)

기판;
상기 기판 상에 위치하는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 위치하는 발광층; 및
상기 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
상기 발광층은 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드.
Board;
A first electrode positioned on the substrate;
A light emitting layer positioned on the first electrode; And
It includes a second electrode located on the light emitting layer,
The light emitting layer is a perovskite bulk polycrystalline thin film (bulk polycrystal) and a perovskite light emitting diode, characterized in that the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer composed of a combination of perovskite nanocrystalline particle layer.
제1항에 있어서,
상기 발광다이오드는 제1 전극과 발광층 사이에 정공주입층을 포함하고, 상기 발광층과 제2전극 사이에 전자수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드.
According to claim 1,
The light emitting diode includes a hole injection layer between the first electrode and the light emitting layer, and a perovskite light emitting diode comprising an electron transport layer between the light emitting layer and the second electrode.
제1항에 있어서,
상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층은 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층이 순차적으로 증착되거나, 동시 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드.
According to claim 1,
The multi-dimensional perovskite hybrid light-emitting layer is a perovskite bulk polycrystalline thin film (bulk polycrystal) and perovskite nanocrystalline particle layer is sequentially deposited, or co-deposited perovskite light emitting diode, characterized in that formed.
제1항에 있어서,
상기 페로브스카이트 벌크 다결정 박막은 3차원 구조로서 ABX3 구조, 또는 2차원 구조로서 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An-1BnX3n+1(n은 2 내지 6 사이의 정수)의 구조를 가지며, 이때, 이때, A는 아미디늄계 유기물질, 유기암모늄 물질, 유기 포스포늄 이온, 알칼리 금속 또는 전이 금속이고, 상기 B는 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토금속, 유기물, 무기물, 암모늄이나 그 유도체 또는 이들의 조합이고, 상기 X는 할로겐 원소인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드.
According to claim 1,
The perovskite bulk polycrystalline thin film has an ABX 3 structure as a three-dimensional structure, or ABX 3 , A 2 BX 4 , ABX 4 or A n-1 B n X 3n + 1 as a two-dimensional structure (n is between 2 to 6). In this case, A is an amidinium-based organic material, an organic ammonium material, an organic phosphonium ion, an alkali metal or a transition metal, wherein B is a transition metal, rare earth metal, alkaline earth metal, organic substance, Perovskite light emitting diode, characterized in that the inorganic material, ammonium or a derivative thereof, or a combination thereof, and X is a halogen element.
제4항에 있어서,
상기 A는 포름아미디늄,아세트아미디늄, 구아미디늄, CxH2x+1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2 (여기서, R=alkyl), (CnH2n+1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n+1NH3)n (여기서, n 및 x는 1~100의 정수) , Na, K, Rb, Cs, Fr, TI 또는 이들의 조합이나 유도체이고,
상기 B는 Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr, 유기암모늄, 무기암모늄, 유기양이온 또는 이들의 조합이나 유도체이며,
상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드.
According to claim 4,
The A is formamidinium, acetamidinium, guamidinium, C x H 2x + 1 (CNH 3 ), (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x + 1 ) n NH 3 ) n (CH 3 NH 3 ) n , R (NH 2 ) 2 (where R = alkyl), (C n H 2n + 1 NH 3 ) n , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ( (C x F 2x + 1 ) n NH 3 ) n (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x + 1 ) n NH 3 ) n , (C n F 2n + 1 NH 3 ) n (where n and x are integers from 1 to 100), Na, K, Rb, Cs, Fr, TI or combinations or derivatives thereof,
The B is Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr, organic ammonium, inorganic ammonium , An organic cation or a combination or derivative thereof,
The X is Cl, Br, I or a perovskite light emitting diode, characterized in that a combination thereof.
기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
Forming a first electrode on the substrate;
Forming a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer composed of a combination of perovskite bulk polycrystal and perovskite nanocrystalline particle layer on the first electrode; And
A method of manufacturing a perovskite light emitting diode comprising forming a second electrode on the light emitting layer.
기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 정공주입층을 형성하는 단계;
상기 정공주입층 상에 페로브스카이트 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal)과 페로브스카이트 나노결정입자층의 조합으로 구성되는 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계;
상기 발광층 상에 전자수송층을 형성하는 단계; 및
상기 전자수송층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
Forming a first electrode on the substrate;
Forming a hole injection layer on the first electrode;
Forming a multidimensional perovskite hybrid light emitting layer composed of a combination of a perovskite bulk polycrystalline thin film and a perovskite nanocrystalline particle layer on the hole injection layer;
Forming an electron transport layer on the light emitting layer; And
A method of manufacturing a perovskite light emitting diode comprising forming a second electrode on the electron transport layer.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는
페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계;
상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하는 단계; 및
상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액의 코팅이 완료되기 전에, 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 떨어뜨려 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체와 페로브스카이트 나노결정입자를 함께 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 6 or 7,
The step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer is
Preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor solution and a perovskite nanocrystalline particle solution;
Applying the perovskite bulk polycrystalline precursor solution on a first electrode or a hole injection layer; And
Before the coating of the perovskite bulk polycrystalline precursor solution is completed, the perovskite nanocrystalline particle solution is dropped to remove the perovskite bulk polycrystalline and perovskite nanocrystalline particles. Method of manufacturing a perovskite light-emitting diode comprising a step of coating together.
제8항에 있어서,
상기 나노결정입자 용액을 주입하는 시점은 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액의 도포 후 1초 내지 200초 이내에 수행하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 8,
Method for producing a perovskite light emitting diode, characterized in that the time of injecting the nanocrystalline particle solution is performed within 1 second to 200 seconds after application of the perovskite bulk polycrystalline precursor solution.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는
페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계;
상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor) 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하여 코팅시킴으로써 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막을 형성하는 단계; 및
형성된 페로브스카이트 벌크 다결정체 박막 상에 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도포하여 코팅시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 6 or 7,
The step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer is
Preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor solution and a perovskite nanocrystalline particle solution;
Forming a perovskite bulk polycrystalline thin film by coating the perovskite bulk polycrystalline precursor solution on a first electrode or a hole injection layer; And
A method of manufacturing a perovskite light emitting diode comprising coating the perovskite nanocrystalline particle solution on a formed perovskite bulk polycrystalline thin film.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는
페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)과 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 준비하는 단계;
상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 제1전극 또는 정공주입층 상에 도포하여 코팅시킴으로써 페로브스카이트 나노결정입자층을 형성하는 단계; 및
형성된 페로브스카이트 나노결정입자층 상에 상기 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질을 진공 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 6 or 7,
The step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer is
Preparing a perovskite bulk polycrystalline precursor and a perovskite nanocrystalline particle solution;
Forming a perovskite nanocrystalline particle layer by coating the perovskite nanocrystalline particle solution on a first electrode or a hole injection layer; And
A method of manufacturing a perovskite light emitting diode, comprising vacuum depositing the perovskite bulk polycrystalline precursor on the formed perovskite nanocrystalline particle layer.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 다차원 페로브스카이트 하이브리드 발광층을 형성하는 단계는 페로브스카이트 벌크 다결정체 전구물질(precursor)과 페로브스카이트 나노결정입자를 동시에 진공 증착시킴으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 6 or 7,
The step of forming the multi-dimensional perovskite hybrid light emitting layer is performed by simultaneously vacuum-depositing perovskite bulk polycrystalline precursor and perovskite nanocrystalline particles. Method of manufacturing.
제8항에 있어서,
상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액은
극성 용매에 금속 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액과, 비극성 용매 또는 극성 용매에 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비하는 단계; 및
상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 8,
The perovskite nanocrystalline particle solution
Preparing a first solution in which a metal halide perovskite is dissolved in a polar solvent and a second solution in which a surfactant is dissolved in a non-polar solvent or a polar solvent; And
A method of manufacturing a perovskite light emitting diode, characterized in that it is prepared by a method comprising mixing the first solution with the second solution to form metal halide perovskite nanocrystalline particles.
제13항에 있어서,
상기 계면활성제는 아민 리간드와, 유기산, 무기 리간드 또는 유기 암모늄 리간드를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 13,
The surfactant is a method for producing a perovskite light-emitting diode, characterized in that it comprises an amine ligand, an organic acid, an inorganic ligand or an organic ammonium ligand.
제14항에 있어서,
상기 아민 리간드는 N,N-디이소프로필에틸아민, 에틸렌 디아민, 헥사메틸렌테트라아민, 메틸아민, 프로필 아민, 부틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 놀릴아민, 데실아민, 언데실아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 올레일아민, 벤질아민, N,N,N,N-테트라메틸렌에틸렌디아민, 트리에틸아민, 디에탄올아민, 2,2-(에틸렌디옥실)비스-(에틸아민), 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 3-메톡시트리페닐-아민, 1,4-페닐렌디아민, N,N,N,N-펜타메틸 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 로다민, 디에틸아민 및 에틸린디아민 중에서 선택되고,
상기 유기산은 4,4'-아조비스(4-시아노팔레릭 에시드) (4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid)), 아세틱 에시드(Acetic acid), 5-마이노살리클릭 에시드(5-Aminosalicylic acid), 아크리릭 에시드(Acrylic acid), L-아스펜틱 에시드(L-Aspentic acid), 6-브로헥사노익 에시드(6-Bromohexanoic acid), 프로모아세틱 에시드(Bromoacetic acid), 다이클로로 아세틱 에시드(Dichloro acetic acid), 에틸렌디아민테트라아세틱 에시드(Ethylenediaminetetraacetic acid), 이소부티릭 에시드 (Isobutyric acid), 이타코닉 에시드(Itaconic acid), 말레익 에시드(Maleic acid), r-말레이미도부틸릭 에시드(r-Maleimidobutyric acid), L-말릭 에시드(L-Malic acid), 4-나이트로벤조익 에시드(4-Nitrobenzoic acid), 1-파이렌카르복실릭 에시드(1-Pyrenecarboxylic acid), 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 도데카노익 에시드(dodecanoic acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid) 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid), 올레익 에시드(oleic acid), n-헥실포스포닉산, n-옥틸포스포닉산, n-데실포스포닉산, n-도데실포스포닉산, n-테트라데실포스포닉산, n-헥사데실포스포닉산, n-옥타데실포스포닉산, 벤질포스포닉산 및 벤즈하이드릴포스포닉산, n-아미노벤조산 중에서 선택되고,
상기 유기 암모늄 리간드는 알킬(alkyl)-X의 구조를 가지는 리간드이고, 상기 알킬은 아실릭 알킬 (CnH2n +1); 1차 알코올, 2차 알코올, 3차 알코올을 포함하는 다가 알콜(CnH2n + 1OH); 헥사데실 아민, 9-옥타데세닐아민, 1-아미노-9-옥타다센(C19H37N)을 포함하는 알킬아민(alkyl-N); p-치환된 아닐린, 페닐 암모늄 및 플루오린 암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 X는 Cl, Br 또는 I인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 14,
The amine ligand is N, N-diisopropylethylamine, ethylene diamine, hexamethylenetetraamine, methylamine, propyl amine, butylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, norylamine, decylamine, undecylamine, Dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, oleylamine, benzylamine, N, N, N, N-tetramethyleneethylenediamine, triethylamine, diethanolamine, 2,2- (ethylenedioxyl) bis -(Ethylamine), 2-methyl-1,5-pentanediamine, 3-methoxytriphenyl-amine, 1,4-phenylenediamine, N, N, N, N-pentamethyl diethylenetriamine, tri Selected from ethylenetetramine, rhodamine, diethylamine and ethyllindiamine,
The organic acid is 4,4'-azobis (4-cyanopaleric acid) (4,4'-Azobis (4-cyanovaleric acid)), acetic acid (Acetic acid), 5-myosalicyclic acid ( 5-Aminosalicylic acid, Acrylic acid, L-Aspentic acid, 6-Bromohexanoic acid, Promoacetic acid, Dichloro Dichloro acetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, isobutyric acid, itaconic acid, maleic acid, r-maleimidobutyl R-Maleimidobutyric acid, L-Malic acid, 4-Nitrobenzoic acid, 1-Pyrenecarboxylic acid, Hexanoic Hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid un decanoic acid, dodecanoic acid, hexadecenoic acid octadecanoic acid, oleic acid, n-hexylphosphonic acid, n-octyl Phosphonic acid, n-decylphosphonic acid, n-dodecylphosphonic acid, n-tetradecylphosphonic acid, n-hexadecylphosphonic acid, n-octadecylphosphonic acid, benzylphosphonic acid and benzhai Drill phosphonic acid, n-aminobenzoic acid,
The organic ammonium ligand is a ligand having an alkyl-X structure, and the alkyl is an acyl alkyl (C n H 2n +1 ); Polyhydric alcohols including primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols (C n H 2n + 1 OH); Alkylamines including hexadecyl amine, 9-octadecenylamine, and 1-amino-9-octadacene (C 19 H 37 N); Method for producing a perovskite light-emitting diode, characterized in that X is Cl, Br or I, selected from the group consisting of p-substituted aniline, phenyl ammonium and fluorine ammonium.
제13항에 있어서,
상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞는 단계는 스프레이 분무(spraying), 한방울씩 미세하게 떨어뜨리는 드리핑(dripping), 및 한번에 떨어뜨리는 드로핑(dropping) 중에서 선택되는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 13,
Mixing the first solution with the second solution is characterized by using a method selected from spray spraying, dripping finely drop by drop, and dropping at a time. Method of manufacturing perovskite light emitting diodes.
제12항에 있어서,
상기 증착은 공 증착(evaporation), 열 증착(thermal deposition), 플래쉬 증착(flash deposition), 레이저 증착(laser deposition), 화학적 증기 증착 (chemical vapor deposition), 원자층 증착(atomic layer deposition), 물리 기상 증착(physical vapor deposition), 물리화학적 공-진공증착 (physical-chemical co-evaporation deposition), 순차적인 증착(sequential vapor deposition), 용액 공정 조합 증착 (solution process-assisted thermal deposition) 및 스프레이 증착(Spray deposition)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광다이오드의 제조방법.
The method of claim 12,
The deposition is evaporation, thermal deposition, flash deposition, laser deposition, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, physical vapor Deposition (physical vapor deposition), physical-chemical co-evaporation deposition, sequential vapor deposition, solution process-assisted thermal deposition and spray deposition ) Is a method of manufacturing a perovskite light emitting diode, characterized in that is performed by a method selected from the group consisting of.
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