KR20220078505A - Perovskite light-emitting device having passivation layer and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
페로브스카이트 박막의 결함이 감소된 페로브스카이트 발광 소자가 개시된다. 페로브스카이트 발광 소자 내의 패시베이션층은 페로브스카이트 박막의 상부에 형성되어 페로브스카이트 나노결정입자의 결함을 제거해 주고 소자 내에서의 전하 불균형을 해소함으로써, 페로브스카이트 박막을 포함하는 발광 소자의 최대 효율 및 최대 휘도를 향상시킨다.Disclosed is a perovskite light emitting device in which the defects of the perovskite thin film are reduced. The passivation layer in the perovskite light emitting device is formed on the top of the perovskite thin film to remove the defects of the perovskite nanocrystal grains and to solve the charge imbalance in the device, including the perovskite thin film The maximum efficiency and maximum brightness of the light emitting device are improved.
Description
본 발명은 페로브스카이트 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페로브스카이트 박막 상에 패시베이션층을 형성하여 상기 페로브스카이트 박막의 결함을 감소시킨 페로브스카이트 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a perovskite light emitting device, and more particularly, to a perovskite light emitting device in which defects of the perovskite thin film are reduced by forming a passivation layer on the perovskite thin film.
최근 디스플레이는 액정 디스플레이에서 유기 발광 다이오드로 중심이 히동하고 있다. 유기 발광 다이오드(OLED) 소자는 유기 발광체를 기반으로 하고 있으며, 색순도가 향상된 무기 양자점 LED가 다른 대안으로 활발히 연구 개발되고 있다. 그러나, 상기 유기 발광체와 무기 양자점 발광체 모두 재료적인 측면에서 본질적인 한계를 가지고 있다.Recently, the center of the display is shifting from liquid crystal displays to organic light emitting diodes. Organic light emitting diode (OLED) devices are based on organic light emitting materials, and inorganic quantum dot LEDs with improved color purity are being actively researched and developed as other alternatives. However, both the organic light-emitting body and the inorganic quantum dot light-emitting body have intrinsic limitations in terms of materials.
기존의 유기 발광체는 높은 효율을 가지나, 스펙트럼이 넓어서 색순도가 좋지 않다. 그리고, 무기 양자점 발광체는 색순도가 좋다고 알려져 왔지만, 양자 구속 효과(Quantum confinement effect) 혹은 양자 크기 효과(Quantum size effect)에 의한 발광이기 때문에, 주로 10 nm 이하의 직경을 갖는 나노 입자의 크기에 따라서 발광색이 변화하게 되는데, 청색(Blue color) 쪽으로 갈수록 양자점 크기가 균일하도록 제어하기가 어려워서 색순도가 떨어지는 문제점이 존재한다. 더욱이 무기 양자점은 매우 깊은 가전자대(valence band)를 가지고 있어, 유기 정공 주입층에서의 정공주입 장벽이 매우 커 정공주입이 어렵다는 문제점이 존재한다. 또한, 상기 유기 발광체 및 무기 양자점 발광체는 고가라는 단점이 있다. Conventional organic light emitting materials have high efficiency, but have a wide spectrum and thus have poor color purity. In addition, although inorganic quantum dot light emitting materials have been known to have good color purity, since light emission is caused by quantum confinement effect or quantum size effect, the emission color is mainly dependent on the size of nanoparticles having a diameter of 10 nm or less. is changed, and it is difficult to control the quantum dot size to be uniform as it goes toward blue color, so there is a problem in that color purity is lowered. Moreover, since inorganic quantum dots have a very deep valence band, there is a problem in that hole injection is difficult because the hole injection barrier in the organic hole injection layer is very large. In addition, the organic light emitting material and the inorganic quantum dot light emitting material has a disadvantage in that it is expensive.
따라서 이러한 유기 발광체 및 무기 양자점 발광체의 단점을 보완하고 장점을 유지하는 새로운 방식의 유/무기 하이브리드 발광체가 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a new organic/inorganic hybrid light-emitting body that compensates for the disadvantages of the organic light-emitting material and the inorganic quantum dot light-emitting material and maintains the advantages.
한편, 유/무기 하이브리드 소재는 제조 비용이 저렴하고, 제조 및 소자 제작 공정이 간단하며, 광학적, 전기적 성질을 조절하기 쉬운 유기 소재의 장점과 높은 전하 이동도 및 기계적, 열적 안정성을 가지는 무기 소재의 장점을 모두 가질 수 있어 학문적, 산업적으로 각광받고 있다.On the other hand, organic/inorganic hybrid materials have the advantages of low manufacturing cost, simple manufacturing and device manufacturing processes, easy to control optical and electrical properties, and inorganic materials with high charge mobility and mechanical and thermal stability. Because it can have all the advantages, it is in the spotlight both academically and industrially.
그 중, 금속 할라이드 페로브스카이트 소재는 높은 색순도를 가지고, 색 조절이 간단하며 합성 비용이 저렴하기 때문에 발광체로서의 발전 가능성이 매우 크다. 또한 높은 색순도(Full width at half maximum (FWHM) ≒ 20 nm)를 가지고 있어서 좀 더 천연색에 가까운 발광 소자를 구현할 수 있다. Among them, metal halide perovskite material has high color purity, color control is simple, and synthesis cost is low, so the development potential as a light emitting material is very high. In addition, since it has a high color purity (Full width at half maximum (FWHM) ≒ 20 nm), it is possible to implement a light emitting device closer to natural color.
금속 할라이드 페로브스카이트는 ABX3 구조에서 A 사이트에 유기 암모늄(RNH3) 양이온 또는 금속 양이온이 위치하게 되고, X 사이트에는 할라이드 음이온(Cl-, Br-, I-)이 위치하게 되어 금속 할라이드 페로브스카이트 재료를 형성하게 되므로 그 조성이 무기금속산화물 페로브스카이트 재료와는 완전히 다르다.In a metal halide perovskite ABX 3 structure, an organic ammonium (RNH 3 ) cation or metal cation is located at the A site, and halide anions (Cl - , Br - , I - ) are located at the X site. Since the lobskite material is formed, the composition is completely different from the inorganic metal oxide perovskite material.
또한, 이러한 구성 물질의 차이에 따라 물질의 특성도 달라지게 된다. 무기금속산화물 페로브스카이트는 대표적으로 초전도성(superconductivity), 강유전성(ferroelectricity), 거대한 자기저항(colossal magnetoresistance) 등의 특성을 보인다.In addition, according to the difference in these constituent materials, the properties of the material also vary. Inorganic metal oxide perovskite typically exhibits characteristics such as superconductivity, ferroelectricity, and colossal magnetoresistance.
반면, 금속 할라이드 페로브스카이트는 유기평면 혹은 알칼리 금속평면과 무기평면이 교대로 적층이 되어 있어 라멜라 구조와 유사하여 무기평면 내에 엑시톤의 속박이 가능하기 때문에, 본질적으로 물질의 사이즈보다는 결정구조 자체에 의해서 매우 높은 색순도의 빛을 발광하는 이상적인 발광체가 될 수 있다.On the other hand, metal halide perovskite is similar to a lamellar structure in that organic or alkali metal planes and inorganic planes are alternately stacked, so excitons can be bound in the inorganic plane. It can be an ideal light emitting body that emits light of very high color purity.
만약, 금속 할라이드 페로브스카이트 물질 중에서 유/무기 하이브리드 페로브스카이트(즉, 유기금속 할라이드 페로브스카이트)라도, 유기 암모늄이 중심금속과 할로겐 결정구조(BX3)보다 밴드갭이 작은 발색단(chromophore)(주로 공액구조를 포함함)을 포함하는 경우에는 발광이 유기 암모늄에서 발생하기 때문에 높은 색순도의 빛을 내지 못하여 발광 스펙트럼의 반치폭이 50 nm보다 넓어져서 발광층으로서 적합하지 않게 된다. 그러므로 이런 경우 본 특허에서 강조하는 고색순도 발광체에는 매우 적합하지 않다. 그러므로, 고색순도 발광체를 만들기 위해서는 유기 암모늄이 발색단을 포함하지 않고 발광이 중심금속-할로겐 원소로 구성되어 있는 무기물 격자에서 일어나게 하는 것이 중요하다. 즉, 본 특허는 무기물 격자에서 발광이 일어나는 고색순도 고효율의 발광체 개발에 초점을 맞추고 있다.Even if it is an organic/inorganic hybrid perovskite (ie, organometallic halide perovskite) among metal halide perovskite materials, organic ammonium is a chromophore with a smaller band gap than the central metal and halogen crystal structure (BX 3 ) In the case of including a chromophore (mainly including a conjugated structure), light of high color purity cannot be emitted because light emission occurs from organic ammonium, so that the full width at half maximum of the emission spectrum becomes wider than 50 nm, making it unsuitable as a light emitting layer. Therefore, in this case, it is not very suitable for the high color purity light emitting body emphasized in this patent. Therefore, it is important that organic ammonium does not contain a chromophore and that light emission occurs in an inorganic lattice composed of a central metal-halogen element in order to produce a light-emitting material with high color purity. That is, this patent is focused on the development of a high-purity, high-efficiency light-emitting body that emits light from an inorganic lattice.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2001-0015084호(2001.02.26.)에서는 염료-함유 유기-무기 혼성 물질을 입자가 아닌 박막형태로 형성하여 발광층으로 이용하는 전자발광소자에 대하여 개시되어 있지만 페로브스카이트 격자구조에서 발광이 나오는 것이 아니다.For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0015084 (2001.02.26) discloses an electroluminescent device in which a dye-containing organic-inorganic hybrid material is formed in the form of a thin film rather than a particle and used as a light emitting layer. There is no light emission from the lobskite lattice structure.
그러나 금속 할라이드 페로브스카이트는 작은 엑시톤 결합 에너지를 가지기 때문에, 저온에서는 발광이 가능하나 상온에서는 열적 이온화 및 전하 운반체의 비편재화에 의해서 엑시톤이 발광으로 가지 못하고 자유 전하로 분리되어 소멸되는 근본적인 문제가 있다. 또한, 자유 전하가 다시 재결합하여 엑시톤을 형성할 때 엑시톤이 주변의 높은 전도성을 가지는 층에 의해 소멸되어 발광이 일어나지 못하는 문제가 있다.However, since the metal halide perovskite has a small exciton binding energy, it is possible to emit light at low temperatures, but at room temperature, due to thermal ionization and delocalization of charge carriers, excitons do not go to light emission and are separated into free charges and disappear. . In addition, when free charges recombine to form excitons, there is a problem in that the excitons are annihilated by the surrounding high conductivity layer, so that light emission cannot occur.
다양한 전자소자에의 응용이 가능한 향상된 특성을 갖는 페로브스카이트 나노결정입자는 매우 작은 사이즈에 엑시톤을 구속하여 향상된 발광 효율을 보인다. 또한, 100nm 이하의 매우 작은 그레인(grain) 사이즈를 가지는 벌크 다결정 박막(bulk polycrystalline film)도 엑시톤 구속을 통해 향상된 발광 효율을 보일 수 있다. 또한 수 nm 내지 수십 nm 크기를 갖는 페로브스카이트 나노 결정 입자에서도 엑시톤 구속이 잘 일어 날 수 있어서 3 nm-20 nm 영역의 나노결정 입자에서 높은 발광효율을 보인다. 하지만 페로브스카이트 발광층은 표면 결함(defect)이 여전히 존재해 상대적으로 낮은 발광 효율을 보이고, 발광 소자 내에서 전하 불균형(charge carrier imbalance)을 유발해 낮은 발광 효율을 보인다.Perovskite nanocrystal particles with improved properties that can be applied to various electronic devices show improved luminous efficiency by confining excitons to a very small size. Also, a bulk polycrystalline film having a very small grain size of 100 nm or less may exhibit improved luminous efficiency through exciton confinement. In addition, exciton confinement can occur well in perovskite nanocrystal particles having a size of several nm to several tens of nm, so that nanocrystal particles in the 3 nm-20 nm region show high luminous efficiency. However, the perovskite light emitting layer exhibits relatively low light emitting efficiency due to the presence of surface defects, and exhibits low light emitting efficiency by causing charge carrier imbalance in the light emitting device.
이에 따라, 페로브스카이트 박막의 결함을 없애주고 발광 소자 내에서 전하 불균형을 해소시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a method capable of eliminating the defects of the perovskite thin film and resolving the charge imbalance in the light emitting device.
본 발명의 제1 목적은 상기 페로브스카이트 박막의 결함을 감소시키고 전하 불균형을 해소할 수 있는 패시베이션층을 포함하는 발광 소자를 제공하는 것이다.A first object of the present invention is to provide a light emitting device including a passivation layer that can reduce the defects of the perovskite thin film and solve the charge imbalance.
본 발명의 제2 목적은 상기 패시베이션층을 포함하는 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting device including the passivation layer.
상기 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 페로브스카이트 박막; 상기 페로브스카이트 박막 상에 위치하고, 하기 패시베이션 물질(1) 또는 (2)를 포함하는 패시베이션층; 및 상기 패시베이션층 상에 위치하는 제2 전극;을 포함하는 페로브스카이트 발광 소자를 제공한다.In order to achieve the first object, the present invention provides a substrate; a first electrode positioned on the substrate; a perovskite thin film positioned on the first electrode; a passivation layer disposed on the perovskite thin film and comprising the following passivation material (1) or (2); and a second electrode positioned on the passivation layer.
패시베이션 물질 (1)은 하기 화학식 1의 유기물 또는 화합물을 포함한다.The passivation material (1) includes an organic material or compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1, R3 또는 R5는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 또는 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기이며, R2, R4 또는 R6는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다.In Formula 1, R 1 , R 3 or R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms or a heteroalke a nyl group, an aryl group or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, R 2 , R 4 or R 6 is a halogen or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms a halogenated alkenyl group or a halogenated alkynyl group.
패시베이션 물질 (2)는 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물; 및 유기반도체 및 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 유기물;을 혼합시킨 혼합물을 포함한다.The passivation material (2) is a compound represented by the following Chemical Formula 2, Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4; and an organic material comprising at least one selected from organic semiconductors and polymers; and a mixture of mixtures thereof.
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서, a1 내지 a6 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기 또는 사이클로알케닐기, 할로겐, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기,탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 또는 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기이다.In
[화학식 3][Formula 3]
상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다.In Formula 3, X is a halogen element, and n is an integer of 1 to 100.
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다.In Formula 4, X is a halogen element, and n is an integer of 1 to 100.
또한 바람직하게는, 상기 패시베이션층은 하기 화학식 5의 화합물을 포함할 수 있다.Also preferably, the passivation layer may include a compound of Formula 5 below.
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 5에서, X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다.In Formula 5, X 1 , X 2 or X 3 is F, Cl, Br, or I.
또한 바람직하게는, 상기 X1, X2 및 X3은 동일한 할로겐 원소일 수 있다.Also preferably, the X 1 , X 2 and X 3 may be the same halogen element.
또한 바람직하게는, 상기 (2)의 혼합물은 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물; 및 유기반도체 및 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 유기물;을 1 : 0.7 ~ 1.4 몰비로 포함할 수 있다.Also preferably, the mixture of (2) is a compound represented by Formula 2, Formula 3 or Formula 4; and an organic material comprising at least one selected from organic semiconductors and polymers; 1: 0.7 to 1.4 molar ratio.
또한 바람직하게는, 상기 제1 전극과 상기 페로브스카이트 박막 사이, 또는 상기 패시베이션층과 상기 제2 전극 사이에 정공주입층 또는 전자수송층이 더 포함될 수 있다.Also preferably, a hole injection layer or an electron transport layer may be further included between the first electrode and the perovskite thin film or between the passivation layer and the second electrode.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 박막은 페로브스카이트 나노결정입자를 포함하고, 상기 페로브스카이트 나노결정입자는 페로브스카이트 나노결정과 상기 페로브스카이트 나노결정 표면에 결합된 유기리간드를 포함할 수 있다.Also preferably, the perovskite thin film comprises perovskite nanocrystal particles, and the perovskite nanocrystal particles are bonded to the perovskite nanocrystal and the perovskite nanocrystal surface. Organic ligands may be included.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 나노결정입자는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.Also preferably, the perovskite nanocrystal particles may have a core-shell structure.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 나노결정입자는 그래디언트 조성을 가질 수 있다.Also preferably, the perovskite nanocrystal particles may have a gradient composition.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 나노결정입자는 n-type 또는 p-type으로 도핑된 것일 수 있다.Also preferably, the perovskite nanocrystal particles may be doped with n-type or p-type.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 나노결정입자는 여기자 보어 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다.Also preferably, the perovskite nanocrystal particles may have a diameter larger than the exciton bore diameter.
또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 박막을 형성하는 단계; 상기 페로브스카이트 박막 상에 하기 패시베이션층 물질 (1) 또는 (2)를 포함하는 패시베이션층을 형성하는 단계; 및 상기 패시베이션층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the second object, the present invention comprises the steps of forming a first electrode on the substrate; forming a perovskite thin film on the first electrode; forming a passivation layer comprising the following passivation layer material (1) or (2) on the perovskite thin film; And it provides a method of manufacturing a perovskite light emitting device comprising the step of forming a second electrode on the passivation layer.
패시베이션 물질 (1)은 하기 화학식 1의 유기물 또는 화합물을 포함한다.The passivation material (1) includes an organic material or compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1, R3 또는 R5는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기,탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 또는 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기이며, R2, R4 또는 R6는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다.In Formula 1, R 1 , R 3 or R 5 is an alkyl or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms Or a heteroalkenyl group, an aryl group or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, R 2 , R 4 or R 6 is a halogen or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 2 carbon atoms to 10 halogenated alkenyl groups or halogenated alkynyl groups.
패시베이션 물질 (2)는 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물; 및 유기반도체 및 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 유기물;을 혼합시킨 혼합물을 포함한다.The passivation material (2) is a compound represented by the following Chemical Formula 2, Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4; and an organic material comprising at least one selected from organic semiconductors and polymers; and a mixture of mixtures thereof.
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서, a1 내지 a6 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다.In Formula 2, a 1 to a 6 are each independently an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, cycloalke having 3 to 10 carbon atoms. Nyl group or heteroalkenyl group, aryl group or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, halogen, halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, halogenated alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or halogenated It is an alkynyl group.
[화학식 3][Formula 3]
상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다.In
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다.In
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 박막은 스핀 코팅을 통해 형성될 수 있다.Also preferably, the perovskite thin film may be formed through spin coating.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 박막의 형성은, 상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도입하는 단계; 상기 도입된 페로브스카이트 나노결정입자 용액에 유지시간(waiting time) 혹은 건조시간(drying time)을 부여하는 단계; 및 상기 유지시간이 종료된 후, 스핀코터를 통해 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도포하여 스핀 코팅을 진행하는 단계를 포함할 수 있다.Also preferably, the formation of the perovskite thin film comprises the steps of introducing a perovskite nanocrystalline particle solution on the first electrode; Giving a holding time (waiting time) or drying time (drying time) to the introduced perovskite nanocrystalline particle solution; and after the holding time is over, applying the perovskite nanocrystal particle solution through a spin coater to perform spin coating.
또한 바람직하게는, 상기 유지시간은 2분 내지 25분일 수 있다.Also preferably, the holding time may be 2 minutes to 25 minutes.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 박막은 바 코팅을 통해 형성될 수 있다.Also preferably, the perovskite thin film may be formed through bar coating.
또한 바람직하게는, 상기 바 코팅은, 상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도입하는 단계; 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액이 도입된 제1 전극을 수평면에 대해 경사각을 부여하여 기울이는 단계; 및 상기 기울어진 상기 제1 전극 및 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액에 대해 바 코팅을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.Also preferably, the bar coating may include: introducing a perovskite nanocrystal particle solution on the first electrode; tilting the first electrode into which the perovskite nanocrystal solution is introduced by giving an inclination angle with respect to the horizontal plane; and performing bar coating on the inclined first electrode and the perovskite nanocrystalline particle solution.
또한 바람직하게는, 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도입하는 단계 이후에 유지시간을 부여할 수 있다.Also preferably, a holding time may be given after the step of introducing the perovskite nanocrystal particle solution.
또한 바람직하게는, 상기 패시베이션층은 하기 화학식 5의 화합물을 포함할 수 있다.Also preferably, the passivation layer may include a compound of
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 5에서, X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다.In
또한 바람직하게는, 상기 X1, X2 및 X3은 동일한 할로겐 원소일 수 있다.Also preferably, the X 1 , X 2 and X 3 may be the same halogen element.
본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자 내의 패시베이션층은 페로브스카이트 박막의 상부에 형성되어 페로브스카이트 나노결정입자의 결함을 제거해 주고 소자 내에서의 전하 불균형을 해소함으로써, 페로브스카이트 박막을 포함하는 발광 소자의 최대 효율 및 최대 휘도를 향상시킨다.The passivation layer in the perovskite light emitting device according to the present invention is formed on the top of the perovskite thin film to remove the defects of the perovskite nanocrystal particles and to solve the charge imbalance in the device, the perovskite The maximum efficiency and maximum luminance of a light emitting device including a thin film are improved.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자를 나타낸 단면도들이다.
도 2는 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 금속 할라이드 페로브스카이트의 결정구조의 모식도이다.
도 3은 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체와 금속 할라이드 페로브스카이트 벌크(Bulk) 다결정체 박막과의 차이점을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 코어-쉘 구조의 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 및 이의 에너지밴드다이어그램을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 코어-쉘 구조의 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 그래디언트 조성 구조의 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 그래디언트 조성 구조의 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 및 이의 에너지밴드다이어그램을 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 페로브스카이트 박막을 구성하는 도핑된 페로브스카이트 나노결정 입자 및 이의 에너지밴드다이어그램을 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명이 바람직한 실시예에 따라 패시베이션층에 의해 패로브스카이트 박막의 결함이 치유되는 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은 본 발명의 측정예 1에 따른 외부양자효율을 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 측정예 2에 따른 발광 소자들의 정전용량-온도 특성을 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 측정예 3에 따른 외부양자효율-전압 특성 및 전기 효율-전압 특성을 도시한 그래프들이다.
도 16은 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간을 부여하여 페로브스카이트 발광층을 형성하는 모식도이다.
도 17은 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간에 따른 페로브스카이트 발광층의 SEM 이미지이다.
도 18은 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간에 따른 페로브스카이트 발광층의 광발광 및 흡광도 그래프이다.
도 19는 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간에 따른 페로브스카이트 발광층의 전기 효율을 측정한 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제조예 3에 따른 리간드 제거 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 21은 본 발명의 측정예 5에 따른 발광 소자들에서 페로브스카이트 발광층의 FTIR 데이터를 도시한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 측정예 5에 따른 발광 소자들의 전류밀도를 도시한 그래프이다.
도 23는 본 발명의 측정예 5에 따른 발광 소자들의 전기효율 및 휘도를 도시한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제조예 4에 따라 페로브스카이트 발광층의 형성을 위해 적용되는 바 코팅을 설명하기 위한 모식도이다.
도 25는 본 발명의 측정예 6에 따른 광발광 분포를 측정한 그래프 및 이미지이다.
도 26은 본 발명의 측정예 6에 따른 발광층의 표면 균일도를 도시한 SEM 이미지이다.
도 27은 본 발명의 측정예 6에 따른 발광층의 표면 균일도를 도시한 AFM 이미지이다.
도 28은 본 발명의 측정예 6에 따른 발광 소자의 외부양자효율 및 휘도 특성을 도시한 그래프이다.1 is a cross-sectional view showing a perovskite light emitting device according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the crystal structure of the metal halide perovskite constituting the perovskite thin film in the perovskite light emitting device according to the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing the difference between the metal halide perovskite nanocrystalline particle emitter and the metal halide perovskite bulk (Bulk) polycrystalline thin film.
4 is a schematic diagram showing a metal halide perovskite nanocrystal particle light emitting body constituting a perovskite thin film in the perovskite light emitting device according to the present invention.
5 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a metal halide perovskite nanocrystal particle light emitting body constituting a perovskite thin film in the perovskite light emitting device according to the present invention.
6 is a schematic diagram showing the metal halide perovskite nanocrystal particles of the core-shell structure constituting the perovskite thin film and the energy band diagram thereof in the perovskite light emitting device according to the present invention.
7 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a metal halide perovskite nanocrystal particle having a core-shell structure constituting a perovskite thin film in the perovskite light emitting device according to the present invention.
8 is a schematic diagram showing metal halide perovskite nanocrystal particles having a gradient composition structure constituting a perovskite thin film in the perovskite light emitting device according to the present invention.
9 is a schematic diagram showing a metal halide perovskite nanocrystal particle having a gradient composition structure constituting a perovskite thin film and an energy band diagram thereof in the perovskite light emitting device according to the present invention.
10 is a schematic diagram showing doped perovskite nanocrystal particles constituting a perovskite thin film and an energy band diagram thereof in the perovskite light emitting device according to the present invention.
11 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a perovskite light emitting device according to the present invention.
12 is a schematic diagram for explaining a mechanism in which defects in a perovskite thin film are healed by a passivation layer according to a preferred embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the external quantum efficiency according to Measurement Example 1 of the present invention.
14 is a graph illustrating capacitance-temperature characteristics of light emitting devices according to Measurement Example 2 of the present invention.
15 is a graph illustrating an external quantum efficiency-voltage characteristic and an electrical efficiency-voltage characteristic according to Measurement Example 3 of the present invention.
16 is a schematic diagram of forming a perovskite light emitting layer by giving a holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
17 is an SEM image of the perovskite light emitting layer according to the holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
18 is a graph showing the light emission and absorbance of the perovskite light emitting layer according to the holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
19 is a graph measuring the electrical efficiency of the perovskite light emitting layer according to the holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
20 is a schematic diagram for explaining a ligand removal process according to Preparation Example 3 of the present invention.
21 is a graph showing FTIR data of a perovskite light emitting layer in light emitting devices according to Measurement Example 5 of the present invention.
22 is a graph illustrating current densities of light emitting devices according to Measurement Example 5 of the present invention.
23 is a graph illustrating electrical efficiency and luminance of light emitting devices according to Measurement Example 5 of the present invention.
24 is a schematic diagram for explaining a bar coating applied to form a perovskite light emitting layer according to Preparation Example 4 of the present invention.
25 is a graph and an image of measuring photoluminescence distribution according to Measurement Example 6 of the present invention.
26 is a SEM image showing the surface uniformity of the light emitting layer according to Measurement Example 6 of the present invention.
27 is an AFM image showing the surface uniformity of the light emitting layer according to Measurement Example 6 of the present invention.
28 is a graph illustrating external quantum efficiency and luminance characteristics of a light emitting device according to Measurement Example 6 of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments according to 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 is susceptible to various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated in the drawings and will be described in detail hereinafter. However, it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents and substitutions 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. It will be appreciated that when an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it may be directly on the other element or intervening elements in between. .
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. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, such elements, components, regions, layers and/or regions are not It will be understood that they should not be limited by these terms.
본 발명은 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광 소자를 제공한다.The present invention provides a perovskite light emitting device comprising a passivation layer.
여기서, 발광 소자라 함은, 전자신호를 빛으로 변환시키는 소자를 말하며, 발광 다이오드(light-emitting diode), 발광 트랜지스터(light-emitting transistor), 레이저(laser), 편광(polarized) 발광 소자 등의 발광이 일어나는 소자를 포함할 수 있다.Here, the light emitting device refers to a device that converts an electronic signal into light, and includes a light emitting diode, a light emitting transistor, a laser, a polarized light emitting device, etc. It may include a device that emits light.
본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자는 발광층으로서 페로브스카이트 박막을 포함하고, 상기 페로브스카이트 박막 상에 패시베이션층이 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.The perovskite light emitting device according to the present invention is a light emitting device comprising a perovskite thin film as a light emitting layer, and a passivation layer is formed on the perovskite thin film.
도 1은 본 발명의 페로브스카이트 발광 소자를 나타낸 단면도들이다.1 is a cross-sectional view showing a perovskite light emitting device of the present invention.
먼저, 도 1(a)을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자는 기판(10), 제1 전극(20), 페로브스카이트 박막(30), 패시베이션층(40) 및 제2 전극(50)을 포함한다.First, referring to FIG. 1 ( a ), the perovskite light emitting device according to the present invention is a
상기 기판(10)은 발광 소자의 지지체가 되는 것으로, 투명한 성질의 소재로 구성된다. 또한 상기 기판(10)은 유연한 성질의 소재와 경질의 소재가 모두 이용될 수 있으나, 유연한 성질의 소재로 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 기판(10)의 소재로는 광투과성인 유리, 세라믹스 재료, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI) 또는 폴리프로필렌(PP)로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 기판은 광반사가 가능한 금속기판일 수도 있다.The
상기 기판(10) 상에는 제1 전극(20)이 위치할 수 있다. A
상기 제1 전극(20)은 정공이 주입되는 전극(양극)으로서, 전도성 있는 성질의 소재로 구성된다. 상기 제1 전극(20)을 구성하는 소재는 전도성 금속 산화물, 금속, 금속 합금, 또는 탄소재료일 수 있다. 전도성 금속 산화물은 인듐 틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), 안티몬 틴 옥사이드(antimony tin oxide, ATO), 플루오르 도프 산화주석(FTO), SnO2, ZnO, 또는 이들의 조합일 수 있다. 양극로서 적합한 금속 또는 금속합금은 Au와 CuI일 수 있다. 탄소재료는 흑연, 그라핀, 또는 탄소나노튜브일 수 있다.The
만약, 상기 발광 소자가 발광 다이오드인 경우, 상기 제1 전극(20)으로 전도성 고분자를 사용할 경우, 상기 제1 전극(20) 상에 정공주입층의 추가 증착 없이 발광층으로서 페로브스카이트 박막이 바로 형성될 수 있다. 반면, 상기 제1 전극(20)으로 전도성 고분자가 아닌 다른 종류의 전극을 사용하게 되는 경우에는 상기 제1 전극(20) 상에 정공 주입층의 도입을 필요로 할 수 있다.If the light emitting device is a light emitting diode, and when a conductive polymer is used as the
이어서, 상기 제1 전극(20) 상에 페로브스카이트 박막(30)이 위치할 수 있다.Subsequently, the perovskite
상기 페로브스카이트 박막(30)은 본 발명의 발광 소자에서 발광층의 역할을 하며, 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 또는 무기금속 할라이드 페로브스카이트로 이루어질 수 있다.The perovskite
상기 페로브스카이트 박막(30) 상에는 패시베이션층(40)이 배치된다 A
패시베이션층은 하기 패시베이션 물질 (1) 또는 (2)를 포함한다.The passivation layer comprises the following passivation material (1) or (2).
패시베이션 물질 (1): 하기 화학식 1로 표시되는 화합물Passivation material (1): a compound represented by the following formula (1)
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1, R3 또는 R5는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기 또는 사이클로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 또는 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기일 수 있다. 이때, 상기 “알킬기”란 단일결합으로 이루어진 탄화수소를 의미하고, 상기 “알케닐기”란 구조 내에 이중결합(double bond)를 적어도 하나 이상 포함하는 탄화수소, 상기 “알카이닐기”란 구조 내에 삼중결합(triple bond)를 적어도 하나 이상 포함하는 탄화수소를 의미하고, 상기 “사이클로알킬기”는 단일결합으로 이루어진 방향족 탄화수소, “사이클로알케닐기”는 이중결합을 적어도 하나 이상 포함하는 방향족 탄화수소, “아릴기”는 방향족 탄화수소에서 수소원자 하나를 제거한 작용기(예: 페닐, 톨릴기, 크실린기, 나프틸기), “아릴옥시기”는 산소와 결합된 알킬 (탄소와 수소 연쇄)기, “헤테로아릴기” (다중 고리의 경우 각각의 별도의 고리에서) N, O 및 S로부터 선택되는 1 내지 4개의 이종원자를 포함하는 아릴기(또는 고리), 상기 “할로겐화”는 구조 내 할로겐을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 의미한다.In
상기 R2, R4 또는 R6는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다.상술한 구조를 포함하여 본 발명의 패시베이션층을 구현할 수 있으나, 보다 바람직하게는 상기 R1, R3 또는 R5는 CH3, C2H5, C3H7, C4H9 또는 페닐기이고, R2, R4 또는 R6는 X, CH2X, C2H4X 또는 C3H6X이고, X는 F, Cl, Br 또는 I인 것이 외부양자효율 향상 등의 측면에서 보다 바람직하다.wherein R 2 , R 4 or R 6 is a halogen or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a halogenated alkynyl group. However, more preferably, the R 1 , R 3 or R 5 is CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 or a phenyl group, and R 2 , R 4 or R 6 is X, CH 2 X, C 2 H 4 X or C 3 H 6 X, and X is F, Cl, Br, or I more preferably in terms of external quantum efficiency improvement and the like.
특히, 상기 패시베이션층(40)은 하기 화학식 5의 화합물을 포함하여 발광층으로 기능하는 페로브스카이트 박막(30)의 표면 결함을 치유할 수 있다.In particular, the
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 5에서 X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다. 또한, 상기 X1, X2 및 X3은 서로 동일한 할로겐 원소임이 바람직하다.In
패시베이션 물질 (2): 할로겐기를 포함하는 화합물; 및 유기물;을 혼합시킨 혼합물Passivation material (2): a compound containing a halogen group; and an organic material; a mixture of
상기 혼합물은 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물을 포함한다.The mixture includes a compound containing a halogen group and an organic material.
먼저, 상기 할로겐기를 포함하는 화합물은 구조 내에 적어도 하나 이상의 할로겐기를 포함하는 화합물을 의미하며, 보다 구체적으로는 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함한다.First, the compound including a halogen group means a compound including at least one halogen group in its structure, and more specifically, includes a compound represented by
[화학식 2][Formula 2]
이때, 상기 화학식 2에서, a1 내지 a6 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기 또는 사이클로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기일 수 있다. 바람직하게는 상기 a1, a3 또는 a5는 H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9 또는 페닐기이고, 상기 a2, a4 또는 a6은 X, CH2X, C2H4X 또는 C3H6X, X는 F, Cl, Br 또는 I이다. In this case, in
[화학식 3][Formula 3]
이때, 상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다.In this case, in
[화학식 4][Formula 4]
이때, 상기 화학식 4에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다.In this case, in
또한 보다 바람직하게는, 상기 할로겐기를 포함하는 화합물은 1,3,5-트리스(브로모메틸)-2,4,6-트리에틸벤젠(TBTB), (1,3,5-트리스(브로모메틸)벤젠), 2,4,6-트리스(브로모메 틸)메시틸렌 (TBMM), 1,2,4,5-테트라키스(브로모메틸)벤젠, 헥사키스(브로모메틸)벤젠, 폴리(펜타브로모페닐 메 타크릴레이트), 폴리(펜타브로모벤질 메타크릴레이트), 폴리(펜타브로모벤질 아크릴레이트), 폴리(4-브로모스티 렌) 및 폴리(4-비닐피리디늄 트리브로마이드)로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2,4,6-트리스(브로모메틸)메시틸렌 (TBMM)을 사용할 수 있다.Also more preferably, the compound containing the halogen group is 1,3,5-tris(bromomethyl)-2,4,6-triethylbenzene (TBTB), (1,3,5-tris(bromo) methyl)benzene), 2,4,6-tris(bromomethyl)mesitylene (TBMM), 1,2,4,5-tetrakis(bromomethyl)benzene, hexakis(bromomethyl)benzene, poly (pentabromophenyl methacrylate), poly(pentabromobenzyl methacrylate), poly(pentabromobenzyl acrylate), poly(4-bromostyrene) and poly(4-vinylpyridinium tri bromide), and more preferably 2,4,6-tris(bromomethyl)mesitylene (TBMM).
한편, 상기 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물은 유기반도체 및 폴리머 (polymer) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 여기서 첨가되는 유기반도체 및 폴리머는 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물의 분산을 좋게 하고, 아래층 표면과의 계면에서 친화성(혹은 접착력, 코팅성 등)을 조절할 수 있고, 소자 내에서 전하 밸런스를 조절할 수 있다. Meanwhile, the compound and organic material including the halogen group may include at least one selected from organic semiconductors and polymers. The organic semiconductor and polymer added here can improve dispersion of compounds and organic substances containing halogen groups, can control affinity (or adhesion, coatability, etc.) at the interface with the surface of the lower layer, and can control the charge balance in the device. have.
먼저, 상기 유기반도체는 최소한 하나의 방향족 탄화수소를 포함하고 이동도가 10-8 cm2/V.s이상이며, 광학밴드갭(Optical bandgap, UV/Vis spectrum의 가장 우측 onset값으로 측정)이 1.0 eV내지 6.0 eV 사이의 값을 나타내는 물질을 의미한다.First, the organic semiconductor contains at least one aromatic hydrocarbon, has a mobility of 10 -8 cm 2 /Vs or more, and an optical bandgap (measured by the right-most onset value of the UV/Vis spectrum) of 1.0 eV to It refers to a material exhibiting a value between 6.0 eV.
구체적으로는, 상기 유기반도체는 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄{Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum, Alq3}, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터트-부틸페닐-1,2,4-트리아졸{3-(4-Bipenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1, 2, 4-triazole ,TAZ}, 트리스-페닐퀴녹살린즈 1,3,5-트리스[(3-페닐-6-트리플루오로메틸)퀴녹살린-2-일]벤젠{Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ1}, 트리스-페닐퀴녹살린즈 1,3,5-트리스[{3-(4-tert-부틸페닐)-6-트리플루오로메틸}퀴녹살린-2-일]벤젠 {Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butyl)-6-trifluoromethyl}quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ2}, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, Bphen), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline , BCP), 10-벤조[h]퀴놀리놀-베릴륨(10-benzo[h]quinolinol-beryllium, BeBq2), 8-히드록시-2-메틸퀴놀린-(4-페닐페녹시)알루미늄{(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum, BAlq}, 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐(4,4’-N,N’-Dicabazol-biphenyl, CBP), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센){9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, AND}, 4, 4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민{4, 4’, 4’‘-Tris(N-cabazolyl)triphenylamine, TCTA}, 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠{1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBI}, 3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일)안트라센(TBADN) (1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일)트리스(벤젠-3,1-다일)트리스(다이페닐포스핀 옥사이드),2,4,6-트리스[3-다이페닐포스피닐]페닐]-1,3,5-트리아진(PO-T2T), 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-일)페닐)보레인(3TPYMB), 4,6-비스(3,5-디(피리딘-3-일)페닐)-2-메틸피리미딘(B3PYMPM) 및 2-[4-(9,10-디-나프탈렌-2-일-안트라센-2-일)-페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(ZADN) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 TPBI, PO-T2T 및 ZADN 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 TPBI 및 ZADN 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.Specifically, the organic semiconductor is tris(8-quinolinolate)aluminum {Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum, Alq3}, 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butyl Phenyl-1,2,4-triazole {3- (4-Bipenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1, 2, 4-triazole ,TAZ}, tris-phenylquinoxaline 1,3, 5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxalin-2-yl]benzene{Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxaline-2-yl ]benzene, TPQ1}, tris-phenylquinoxaline 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butylphenyl)-6-trifluoromethyl}quinoxalin-2-yl]benzene {Tris- Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butyl)-6-trifluoromethyl}quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ2}, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ( 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, Bphen), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1, 10-phenanthroline , BCP), 10-benzo [h] quinolinol-beryllium (10-benzo [h] quinolinol-beryllium, BeBq2), 8-hydroxy-2-methylquinoline- (4-phenylphenoxy) aluminum {(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum, BAlq}, 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (4,4'-N,N'-Dicabazol) -biphenyl, CBP), 9,10-di (naphthalene-2-yl) anthracene) {9,10-di (naphthalene-2-yl) anthracene, AND}, 4, 4', 4"-tris (N- Carbazolyl) triphenylamine {4, 4', 4''-Tris (N-cabazolyl) triphenylamine, TCTA}, 1,3,5-t Lys(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene {1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBI}, 3-tert-butyl-9,10-di(naphth -2-yl) anthracene (TBADN) (1,3,5-triazine-2,4,6-triyl)tris(benzene-3,1-diyl)tris(diphenylphosphine oxide),2,4 ,6-tris[3-diphenylphosphinyl]phenyl]-1,3,5-triazine (PO-T2T), tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl) Borane (3TPYMB), 4,6-bis(3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine (B3PYMPM) and 2-[4-(9,10-di-naphthalene- 2-yl-anthracen-2-yl)-phenyl]-1-phenyl-1H-benzoimidazole (ZADN) may include at least one selected from, preferably one selected from TPBI, PO-T2T and ZADN It may include more than one species, and more preferably include one or more selected from TPBI and ZADN.
또한, 상기 폴리머는 폴리(메틸메타크릴레이트){Poly(Methyl Methacrylate, PMMA), 폴리(에틸메타크릴레이트){Poly(ethyl methacrylate), PEMA}, 폴리(부틸메타크릴레이트){Poly(butyl methacrylate, PBMA), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린{Poly(2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA}, 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide PAM) 및 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 PMMA, PEOXA 및 PEO 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 PMMA 및 PEO 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the polymer is poly(methyl methacrylate) {Poly(Methyl Methacrylate, PMMA), poly(ethyl methacrylate) {Poly(ethyl methacrylate), PEMA}, poly(butyl methacrylate) {Poly(butyl methacrylate) , PBMA), poly(2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA}, at least one selected from polyacrylamide (Polyacrylamide PAM) and polyethylene oxide (PEO) may include, and preferably may include at least one selected from PMMA, PEOXA and PEO, and more preferably include at least one selected from PMMA and PEO.
한편, 상기 혼합물은 첨가되는 유기반도체 및 폴리머 대비해서 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물을 1.0 : 0.3 내지 1.0 : 10.0 몰비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1.0 : 0.7 내지 1.0 : 1.5 몰비로 포함할 수 있다. 이때, 상기 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물을 0.3 몰비 미만으로 포함하는 경우 할로겐 화합물 및 유기물에 의한 결점 패시베이션(defect passivation)효과가 미미해질 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 10.0 몰비를 초과하는 경우에는 첨가되는 유기반도체 및 폴리머의 분산 효과가 크게 줄어드는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, the mixture may include a compound and organic material containing a halogen group in a molar ratio of 1.0: 0.3 to 1.0: 10.0, preferably 1.0: 0.7 to 1.0: 1.5, in a molar ratio compared to the organic semiconductor and polymer to be added. have. At this time, when the compound and organic material containing the halogen group are included in less than 0.3 molar ratio, there may be a problem that the defect passivation effect by the halogen compound and the organic material may be insignificant, and if it exceeds 10.0 molar ratio, it is added There may be a problem in that the dispersion effect of organic semiconductors and polymers to be used is greatly reduced.
상술한 구조를 통해 페로브스카이트 발광 소자는 표면 결함이 치유된 페로브스카이트 박막을 가지며, 높은 외부 양자효율(External quantum efficiency)과 전류효율 (Current efficiency)을 확보할 수 있다.Through the above-described structure, the perovskite light emitting device has a perovskite thin film in which surface defects are healed, and high external quantum efficiency and current efficiency can be secured.
또한, 상술한 할로겐기를 포함하는 화합물과 유기물을 혼합함으로써 전자 주입 촉진과 페로브스카이트 결함 치유를 동시에 수행하는 작용을 통해 발광소자 외부양자효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.In addition, it is possible to obtain the effect of improving the external quantum efficiency of the light emitting device through the action of simultaneously performing electron injection promotion and perovskite defect healing by mixing the compound containing the above-described halogen group with an organic material.
상기 패시베이션층(40) 상에는 제2 전극이 형성된다. A second electrode is formed on the
한편, 도 1(b) 및 도 1(c)를 참조하면, 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 상기 패시베이션층(40)은 도 1-1에서 페로브스카이트 박막 (30)과 제 2전극(50) 사이에 들어가는 대신에 제1 전극(20)과 페로브스카이트 박막(30) 사이에 상기 패시베이션 물질 (1) 또는 (2)의 유기물 및/또는 화합물을 사용하여 형성할 수도 있고, 그리고 사용되는 페로브스카이트 박막 물질에 따라서 더 완벽한 패시베이션 효과를 구현하기 위해서는 도 1-3과 같이 패시베이션층(40)이 페로브스카이트 박막(30)과 제2 전극(50) 사이와 제1 전극(20)과 페로브스카이트 박막(30) 사이에 동시에 형성될 수 있다.On the other hand, referring to Figures 1 (b) and 1 (c), in the perovskite light emitting device according to the present invention, the
도 2는 본 발명에 따른 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정의 구조이다.2 is a structure of a metal halide perovskite nanocrystal according to the present invention.
도 2에는 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정 및 무기금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정의 구조를 함께 도시하였다.Figure 2 shows the structures of organic/inorganic hybrid perovskite nanocrystals and inorganic metal halide perovskite nanocrystals together.
도 2를 참조하면, 본 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정은 중심 금속을 가운데에 두고, 면심입방구조(face centered cubic; FCC)로 무기할라이드 물질(X)이 육면체의 모든 표면에 6개가 위치하고, 체심입방구조(body centered cubic; BCC)로 유기 암모늄(organic ammonium, OA)이 육면체의 모든 꼭지점에 8개가 위치한 구조를 형성하고 있다. 이때의 중심 금속의 예로 Pb를 도시하였다.Referring to FIG. 2 , this organic/inorganic hybrid perovskite nanocrystal has a central metal in the center, and six inorganic halide materials (X) are formed on all surfaces of the hexahedron in a face centered cubic (FCC) structure. In a body centered cubic (BCC) structure, 8 organic ammonium (OA) is located at all vertices of the cube. Pb is shown as an example of the central metal at this time.
또한, 무기금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정은 중심 금속을 가운데에 두고, 면심입방구조(face centered cubic; FCC)로 무기할라이드 물질(X)이 육면체의 모든 표면에 6개가 위치하고, 체심입방구조(body centered cubic; BCC)로 알칼리 금속이 육면체의 모든 꼭지점에 8개가 위치한 구조를 형성하고 있다. 이때의 중심 금속의 예로 Pb를 도시하였다.In addition, the inorganic metal halide perovskite nanocrystals have a face centered cubic structure (FCC) with the central metal in the center, and six inorganic halide materials (X) are located on all surfaces of the cube, and the body-centered cubic structure ( body centered cubic (BCC), in which 8 alkali metals are located at all vertices of the cube. Pb is shown as an example of the central metal at this time.
이때 육면체의 모든 면이 90°를 이루며, 가로길이와 세로길이 및 높이길이가 같은 정육면체 (cubic) 구조뿐만 아니라 가로길이와 세로길이는 같으나 높이 길이가 다른 정방정계 (tetragonal) 구조를 포함한다.At this time, all sides of the
따라서, 본 발명에 따른 이차원적 구조는 중심 금속을 가운데에 두고, 면심입방구조로 무기할라이드 물질이 육면체의 모든 표면에 6개가 위치하고, 체심입방구조로 유기 암모늄이 육면체의 모든 꼭지점에 8개가 위치한 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정구조로서, 가로길이와 세로길이는 같으나 높이길이가 상기 가로길이 및 세로길이보다 1.5배 이상 긴 구조로 정의한다.Therefore, in the two-dimensional structure according to the present invention, 6 inorganic halide materials are located on all surfaces of the cube in a face-centered cubic structure, and 8 organic ammoniums are located at all vertices of the cube in a body-centered cubic structure with the central metal in the center. / As an inorganic hybrid perovskite nanocrystal structure, it is defined as a structure in which the horizontal and vertical lengths are the same but the height is 1.5 times longer than the horizontal and vertical lengths.
상기 페로브스카이트 박막은 벌크 다결정 박막(bulk polycrystal) 또는 나노결정입자로 이루어진 박막일 수 있다.The perovskite thin film may be a bulk polycrystal thin film or a thin film made of nanocrystalline particles.
도 3은 본 발명에 따른 페로브스카이트 벌크(Bulk) 박막과 페로브스카이트 나노결정입자의 차이점을 나타낸 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the difference between the perovskite bulk (Bulk) thin film and perovskite nanocrystalline particles according to the present invention.
페로브스카이트 벌크(Bulk) 박막은 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 투명한 이온형태의 페로브스카이트 전구체를 스핀코팅 과정에서 용매를 증발시킴으로 인해 결정화와 박막 코팅이 동시에 형성된다. 따라서, 벌크 박막은 박막 형성 공정 시의 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. 3(a), in the perovskite bulk thin film, crystallization and thin film coating are simultaneously formed by evaporating the solvent in the spin coating process of the transparent ionic perovskite precursor. Therefore, since the bulk thin film is greatly affected by thermodynamic parameters such as temperature and surface energy during the thin film formation process, it is composed of very non-uniform and large three- or two-dimensional polycrystals of several hundred nm to several mm. A thin film is formed.
하지만, 페로브카이트 나노결정입자는 도 3(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. 3(b), the perovkite nanocrystal particles are first crystallized into particles of a nm size region in a colloidal solution, and then stably dispersed in the solution using a ligand. Since the crystallization of the nanocrystal particles in solution has been completed, when forming a thin film through coating, there is no further growth of crystals, and it is not affected by the coating conditions and forms a nanocrystal particle thin film of several nm level that maintains high luminous efficiency. can
도 4는 본 발명에 따른 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 나타낸 모식도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the metal halide perovskite nanocrystal particles according to the present invention.
한편, 도 4는 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자로 도시하였는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자는 A site가 유기암모늄 대신 알칼리금속인 점을 제외하고는 상술한 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자의 설명과 동일하다. 이때의 알칼리 금속 물질은 예컨대 상기 A는 Na, K, Rb, Cs 또는 Fr일 수 있다.On the other hand, Figure 4 is shown as an organic / inorganic hybrid perovskite nanocrystal particles, the inorganic metal halide perovskite nanocrystal particles according to an embodiment of the present invention A site is an alkali metal instead of organic ammonium Except that, it is the same as the description of the organic/inorganic hybrid perovskite nanocrystal particles described above. In this case, the alkali metal material may be, for example, A is Na, K, Rb, Cs or Fr.
따라서, 유/무기 하이브리드 페로브스카이트를 예로 설명한다.Therefore, an organic/inorganic hybrid perovskite will be described as an example.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자(100)는 유기 용매에 분산이 가능한 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(110)를 포함할 수 있다. 이때의 유기 용매는 극성 용매 또는 비극성 용매일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the organic/inorganic hybrid
예를 들어, 상기 극성 용매는 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide), 감마 부티로락톤(gamma butyrolactone), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 또는 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)를 포함하고, 상기 비극성 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 스타이렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센 또는 이소프로필알콜을 포함할 수 있다.For example, the polar solvent includes dimethylformamide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone or dimethylsulfoxide, and the non-polar solvent may include dichloroethylene, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, styrene, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, xylene, toluene, cyclohexene or isopropyl alcohol.
또한, 이때의 나노결정입자(100)는 구형, 원기둥, 타원기둥 또는 다각기둥 형태일 수 있다.In addition, the
또한, 나노결정입자의 크기가 1 nm 내지 10 μm 이하일 수 있다. 바람직하게 1 nm, 3 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 15 nm, 16 nm, 17 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 700 nm, 900 nm, 1 μm, 2 μm, 5 μm 또는 10 μm일 수 있다. 한편, 이때의 나노결정입자의 크기는 후술하는 리간드의 길이를 고려하지 않은 크기 즉, 이러한 리간드를 제외한 나머지 부분의 크기를 의미한다.In addition, the size of the nanocrystal particles may be 1 nm to 10 μm or less. preferably 1 nm, 3 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 15 nm, 16 nm, 17 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 700 nm, 900 nm, 1 μm, 2 μm , 5 μm or 10 μm. On the other hand, the size of the nanocrystal particles at this time means a size that does not take into account the length of the ligand to be described later, that is, the size of the remaining portion except for the ligand.
예컨대, 나노결정입자가 구형인 경우, 나노결정입자의 지름은 1nm 내지 30 nm일 수 있다. For example, when the nanocrystal particles are spherical, the diameter of the nanocrystal particles may be 1 nm to 30 nm.
또한, 상기 나노결정입자는 여기자 보어 직경보다 큰 직경을 가짐이 바람직하다. 이를 통해 상기 나노결정입자는 입자의 사이즈에 발광 파장이 의존하지 않고, 나노결정입자가 가지는 조성에 의해 발광 파장이 결정될 수 있다.In addition, the nanocrystal particles preferably have a diameter larger than the exciton bore diameter. Through this, the emission wavelength of the nanocrystalline particles does not depend on the size of the particles, and the emission wavelength can be determined by the composition of the nanocrystalline particles.
또한, 이러한 나노결정입자의 밴드갭 에너지는 1 eV 내지 5 eV일 수 있다.In addition, the band gap energy of these nanocrystal 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 nanocrystal particle, by controlling the constituent material of the nanocrystal particle, for example, light having a wavelength of 200 nm to 1300 nm can be emitted.
상기 할라이드 페로브스카이트 물질은 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 이거나 무기 페로브스카이트 일 수 있다.페로브스카이트 물질은 ABX3(3차원, 3D), A4BX6(0D, 0차원), AB2X5(2D, 2차원), A2BX4(2D, 2차원), A2BX6(0D, 0차원), A2B+B3+X6(3D, 3차원), A3B2X9(2D, 2차원), An+1BnX3n+1(quasi-2D, 준 2차원), An-1A'2BnX3n+1(quasi-2D, 준 2차원) 또는 An-1A"BnX3n+1(Dion-Jacobson(DJ) perovskite)(n은 1 내지 6 사이의 정수)의 구조를 포함할 수 있다. 이때, 상기 A는 1가 양이온, 유기암모늄 이온, 유기 아미디늄(amidinium) 이온, 유기 구아니디움(Guanidium) 이온, 유기 포스포늄 이온 또는 알칼리 금속 이온이거나 이들의 조합 혹은 유도체이고, A'는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속(rare earth metals), 긴사슬 유기양이온(long-chain organic cation) (spacer), R-NH3, 또는 H3N-R-NH3 (R은 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 지방족 탄화수소기이거나, 치환 또는 비치환의 C5 내지 C24의 방향족 탄화수소기임)이고, 상기 A"는 2가 유기 양이온(divalent organic cations)이고, 상기 B는 금속, 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토금속, 유기물, 무기물, 암모늄이거나 이들의 유도체 또는 이들의 두 개 이상의 조합이고, 상기 X는 할로겐 이온 또는 서로 다른 할로겐 이온의 조합일 수 있다.The halide perovskite material may be an organic/inorganic hybrid perovskite or an inorganic perovskite. The perovskite material is ABX 3 (three-dimensional, 3D), A 4 BX 6 (0D, zero-dimensional). ), AB 2 X 5 (2D, 2D), A 2 BX 4 (2D, 2D), A 2 BX 6 (0D, 0D), A 2 B + B 3+ X 6 (3D, 3D) , A 3 B 2 X 9 (2D, 2D), A n+1 B n X 3n+1 (quasi-2D, quasi-2D), A n-1 A' 2 B n X 3n+1 (quasi- 2D, quasi-two-dimensional) or A n-1 A"B n X 3n+1 (Dion-Jacobson(DJ) perovskite) (n is an integer between 1 and 6). In this case, the A is a monovalent cation, an organic ammonium ion, an organic amidinium ion, an organic guanidium ion, an organic phosphonium ion or an alkali metal ion, or a combination or derivative thereof, and A' is an alkali metal, alkali Earth metals, rare earth metals, long-chain organic cations (spacer), R-NH 3 , or H 3 NR-NH 3 (R is a substituted or unsubstituted C 1 to C 24 an aliphatic hydrocarbon group, or a substituted or unsubstituted C 5 to C 24 aromatic hydrocarbon group), wherein A" is a divalent organic cation, and B is a metal, a transition metal, a rare earth metal, an alkaline earth metal, Organic, inorganic, ammonium, derivatives thereof, or a combination of two or more thereof, wherein X may be a halogen ion or a combination of different halogen ions.
구체적으로, A는 아미디늄계 유기물질, 유기암모늄 물질 및 알칼리 이온이고, 상기 B는 금속 물질이고, 상기 X는 할로겐 원소이다.Specifically, A is an amidinium-based organic material, an organic ammonium material, and an alkali ion, B is a metal material, and X is a halogen element.
보다 구체적으로는, 상기 아미디늄계(amidinium group) 유기물질은 메틸아미디늄, 포름아미디늄(formamidinium, NH2CH=NH+),아세트아미디늄(acetamidinium, NH2C(CH)=NH2 +) 또는 구아미디늄(Guamidinium, NHC(NH)=NH+)이고, 상기 유기 암모늄 물질은 (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)2(CH3NH3)n, (RNH3)2, (CnH2n+1NH3)2, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2 또는 (CnF2n+1NH3)2)일 수 있다(n은 1 이상인 정수, x는 1이상인 정수).More specifically, the amidinium-based (amidinium group) organic material is methylamidinium, formamidinium (formamidinium, NH 2 CH=NH + ), acetamidinium (acetamidinium, NH2C(CH)=NH 2 + ) or Guamidinium (NHC(NH)=NH + ), wherein the organic ammonium material is (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x+1 ) n NH 3 ) 2 (CH 3 NH 3 ) n , (RNH 3 ) 2 , (C n H 2n+1 NH 3 ) 2 , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) 2 (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) 2 or (C n F 2n+1 NH 3 ) 2 ) may be (n is an integer greater than or equal to 1, and x is greater than or equal to 1) essence).
상기 2가 유기 양이온은 아미노메틸피페리디움 ((aminomethyl)piperidinium; 3AMP), 4-(아미노메틸)피페리디니움 (4-(aminomethyl)piperidinium; 4AMP), 1,4-페닐렌디메칸암모늄 (1,4-phenylenedimethanammonium; PDMA) 및 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산 (1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane; BAC)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The divalent organic cation is aminomethylpiperidium ((aminomethyl)piperidinium; 3AMP), 4-(aminomethyl)piperidinium (4-(aminomethyl)piperidinium; 4AMP), 1,4-phenylenedimecanammonium (1 ,4-phenylenedimethanammonium; PDMA) and 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane (1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane; BAC).
또한, 상기 B는 2가의 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토류 금속, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po 또는 이들의 조합일 수 있다. 이때의 희토류 금속은 예컨대 Ge, Sn, Pb, Eu 또는 Yb일 수 있다. 또한, 알칼리 토류 금속은 예컨대, Ca 또는 Sr일 수 있다. 또한 Ag, Na, In, Bi 과 같은 금속을 위 금속과 함께 형성하여 중심 금속이 2개인 Double Perovskite 혹은 그 이상의 금속을 포함하여 페로브스카이트를 형성할 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, or a combination thereof. In this case, the rare earth metal may be, for example, Ge, Sn, Pb, Eu or Yb. Also, the alkaline earth metal may be, for example, Ca or Sr. In addition, by forming metals such as Ag, Na, In, and Bi together with the above metals, it is possible to form perovskite including double perovskite or more metals having two central metals.
또한, 상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합일 수 있다.In addition, X may be Cl, Br, I, or a combination thereof.
상기 페로브스카이트를 나노결정을 형성하였으 때의 크기는 리간드 길이, 리간드 밀도, 기타 반응 조건(온도, 반응시간)을 통하여 제어할 수 있으며, 예컨대 7 nm 내지 100 nm로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm, 16 nm, 17 nm, 18 nm, 19 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm 로 제어할 수 있다.The size of the perovskite when nanocrystals are formed can be controlled through ligand length, ligand density, and other reaction conditions (temperature, reaction time), for example, can be controlled to 7 nm to 100 nm. More specifically, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm, 16 nm, 17 nm, 18 nm, 19 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm can be controlled.
한편, 상기 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자(110) 표면을 둘러싸는 복수개의 유기리간드들(120)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, a plurality of
상기 유기리간드는 알킬할라이드 또는 카르복실산을 포함할 수 있다.The organic ligand may include an alkyl halide or a carboxylic acid.
상기 알킬할라이드는 alkyl-X의 구조일 수 있다. 이때의 X에 해당하는 할로겐 원소는 Cl, Br 또는 I 등을 포함할 수 있다. 또한, 이때의 alkyl 구조에는 CnH2n+1의 구조를 가지는 비고리형 알킬(acyclic alkyl), CnH2n+1OH 등의 구조를 가지는 일차 알코올(primary alcohol), 이차 알코올(secondary alcohol), 삼차 알코올(tertiary alcohol), alkyl-N의 구조를 가지는 알킬아민(alkylamine) (ex. Hexadecyl amine, 9-Octadecenylamine 1-Amino-9-octadecene (C19H37N)), p-치환된 아닐린(p-substituted aniline), 페닐 암모늄(phenyl ammonium) 또는 플루오린 암모늄(fluorine ammonium)을 포함할 수 있지만 이것으로 제한되는 것은 아니다.The alkyl halide may have the structure of alkyl-X. In this case, the halogen element corresponding to X may include Cl, Br, or I. In addition, the alkyl structure at this time includes acyclic alkyl having a structure of C n H 2n +1, a primary alcohol having a structure such as C n H 2n+1 OH, and a secondary alcohol. , tertiary alcohol, alkylamine having an alkyl-N structure (ex. Hexadecyl amine, 9-Octadecenylamine 1-Amino-9-octadecene (C 19 H 37 N)), p-substituted aniline (p-substituted aniline), phenyl ammonium, or fluorine ammonium.
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) 또는 올레익 에시드 (oleic acid)를 포함할 수 있다.The carboxylic acid is 4,4'-azobis(4-cyanopaleric acid) (4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid)), acetic acid, 5-minosalic acid (5-Aminosalicylic acid), Acrylic acid, L-Aspentic acid, 6-Bromohexanoic acid, Promoacetic acid, Di Chloro acetic acid, Ethylenediaminetetraacetic acid, Isobutyric acid, Itaconic acid, Maleic acid, r-maleimido Butyric acid (r-Maleimidobutyric acid), L-Malic acid (L-Malic acid), 4-nitrobenzoic acid (4-Nitrobenzoic acid), 1-Pyrenecarboxylic acid (1-Pyrenecarboxylic acid) or Ole It may contain oleic acid.
또한, 본 발명에 따른 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자는 유기원소 치환에 따라 다양한 밴드갭을 가지는 나노결정입자를 제공할 수 있다.In addition, the halide perovskite nanocrystal particles according to the present invention can provide nanocrystal particles having various band gaps according to the substitution of organic elements.
예를 들어, (CnH2n+1NH3)2PbBr4 에서 n=4 일때 약 3.5 eV의 밴드갭을 가지는 나노결정입자를 제공할 수 있다. 또한, n=5일때, 약 3.33 eV의 밴드갭을 가지는 나노결정입자를 제공할 수 있다. 또한, n=7일때, 약 3.34 eV의 밴드갭을 가지는 나노결정입자를 제공할 수 있다. 또한, n=12일때, 약 3.52 eV의 밴드갭을 가지는 나노결정입자를 제공할 수 있다.For example, when n=4 in (C n H 2n+1 NH 3 ) 2 PbBr 4 , it is possible to provide nanocrystalline particles having a band gap of about 3.5 eV. In addition, when n = 5, it is possible to provide the nanocrystal particles having a band gap of about 3.33 eV. In addition, when n = 7, it is possible to provide the nanocrystal particles having a band gap of about 3.34 eV. In addition, when n = 12, it is possible to provide the nanocrystal particles having a band gap of about 3.52 eV.
또한, 본 발명에 따른 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자는 중심금속 치환에 따라 다양한 밴드갭을 가지는 나노결정입자를 제공할 수 있다.In addition, the halide perovskite nanocrystal particles according to the present invention can provide nanocrystal particles having various band gaps according to the substitution of the central metal.
예를 들어, CH3NH3PbI3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 약 1.5 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3Sn0.3Pb0.7I 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 약 1.31 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3Sn0.5Pb0.5I3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 약 1.28 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3Sn0.7Pb0.3I3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 약 1.23 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3Sn0.9Pb0.1I3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 약 1.18 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3SnI3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 약 1.1 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3PbxSn1-xBr3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 1.9 eV 내지 2.3 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또한, CH3NH3PbxSn1-xCl3 유/무기 페로브스카이트 나노결정구조를 포함하는 나노결정입자는 2.7 eV 내지 3.1 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.For example, CH 3 NH 3 PbI 3 Nanocrystalline particles including an organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a bandgap energy of about 1.5 eV. In addition, CH 3 NH 3 Sn 0.3 Pb 0.7 I The nanocrystal particles including the organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a bandgap energy of about 1.31 eV. In addition, CH 3 NH 3 Sn 0.5 Pb 0.5 I 3 Nanocrystalline particles including the organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a bandgap energy of about 1.28 eV. In addition, CH 3 NH 3 Sn 0.7 Pb 0.3 I 3 Nanocrystal particles including the organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a bandgap energy of about 1.23 eV. In addition, CH 3 NH 3 Sn 0.9 Pb 0.1 I 3 Nanocrystalline particles including the organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a bandgap energy of about 1.18 eV. In addition, CH 3 NH 3 SnI 3 Nanocrystalline particles including the organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a band gap energy of about 1.1 eV. In addition, CH 3 NH 3 Pb x Sn 1-x Br 3 Nanocrystalline particles including an organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a band gap energy of 1.9 eV to 2.3 eV. In addition, CH 3 NH 3 Pb x Sn 1-x Cl 3 Nanocrystalline particles including an organic/inorganic perovskite nanocrystal structure may have a band gap energy of 2.7 eV to 3.1 eV.
도 5는 본 발명에 따른 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 제조방법을 나타낸 모식도이다.5 is a schematic diagram showing a method for manufacturing halide perovskite nanocrystal particles according to the present invention.
도 5(a)를 참조하면, 극성 (polar) 용매에 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액 및 비극성 (non-polar) 용매에 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비한다.Referring to FIG. 5( a ), a first solution in which halide perovskite is dissolved in a polar solvent and a second solution in which a surfactant is dissolved in a non-polar solvent are prepared.
이때의 극성 용매는 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide), 감마 부티로락톤(gamma butyrolactone), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 또는 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the polar solvent may include dimethylformamide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone, or dimethylsulfoxide, but is limited thereto. not.
또한, 이때의 할라이드 페로브스카이트는 삼차원적인 결정구조 또는 이차원적인 결정구조 또는 일차원적 결정구조 또는 영차원적 결정구조를 갖는 물질일 수 있다.In addition, the halide perovskite at this time may be a material having a three-dimensional crystal structure, a two-dimensional crystal structure, or a one-dimensional crystal structure or a zero-dimensional crystal structure.
예를 들어, 삼차원적인 결정구조를 갖는 할라이드 페로브스카이트는 ABX3 구조일 수 있다. 또한, 이차원적인 결정구조를 갖는 할라이드 페로브스카이트는 A2BX4, ABX4 또는 An-1PbnX3n+1(n은 2 내지 6사이의 정수)의 구조이거나 이러한 구조를 포함할 수 있다. 또한, 일차원적 결정구조를 갖는 할라이드 페로브스카이트는 A3BX5 구조일 수 있다. 또한, 영차원적 결정구조를 갖는 할라이드 페로브스카이트는 A4BX6 구조일 수 있다.For example, halide perovskite having a three-dimensional crystal structure may have an ABX 3 structure. In addition, halide perovskite having a two-dimensional crystal structure may have or include a structure of A 2 BX 4 , ABX 4 or A n-1 Pb n X 3n+1 (n is an integer between 2 and 6). have. In addition, halide perovskite having a one-dimensional crystal structure may have an A 3 BX 5 structure. In addition, the halide perovskite having a zero-dimensional crystal structure may have an A 4 BX 6 structure.
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 2:1 비율로 녹여서 A2BX3 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액을 준비할 수 있다.On the other hand, such a 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 at a certain ratio. For example, by dissolving AX and BX 2 in a polar solvent at a ratio of 2:1, a first solution in which A 2 BX 3 halide perovskite is dissolved may be prepared.
또한, 이때의 비극성 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 스타이렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센 또는 이소프로필알콜를 포함할 수 있지만 이것으로 제한되는 것은 아니다.In addition, the non-polar solvent at this time may include dichloroethylene, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, styrene, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, xylene, toluene, cyclohexene or isopropyl alcohol. can, but is not limited to.
또한, 계면활성제는 알킬 할라이드 또는 카르복실산을 포함할 수 있다. 알킬 할라이드 또는 카르복실산의 종류는 전술한 바와 동일하다.The surfactant may also include an alkyl halide or a carboxylic acid. The type of the alkyl halide or carboxylic acid is the same as described above.
다음으로, 상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 나노결정입자를 형성한다.Next, the first solution is mixed with the second solution to form nanocrystal particles.
상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 나노결정입자를 형성하는 단계는, 상기 제2 용액에 상기 제1 용액을 한방울씩 떨어뜨려 섞는 것이 바람직하다. 또한, 이때의 제2 용액은 교반을 수행할 수 있다. 예를 들어, 강하게 교반중인 알킬 할라이드 계면활성제가 녹아 있는 제2 용액에 할라이드 페로브스카이트의 전구체가 녹아 있는 제2 용액을 천천히 한방울씩 첨가하여 나노결정입자를 합성할 수 있다.In the step of mixing the first solution with the second solution to form nanocrystal particles, it is preferable to drop the first solution dropwise into the second solution and mix them. In addition, the second solution at this time may be stirred. For example, nanocrystal particles can be synthesized by slowly adding a second solution in which a precursor of halide perovskite is dissolved drop by drop to a second solution in which an alkyl halide surfactant is dissolved while being strongly stirred.
이 경우, 제1 용액을 제2 용액에 떨어뜨려 섞게 되면 용해도 차이로 인해 제2 용액에서 할라이드 페로브스카이트가 석출(precipitation)된다. 그리고 제2 용액에서 석출된 할라이드 페로브스카이트를 알킬 할라이드 계면활성제가 표면을 안정화하면서 잘 분산된 할라이드 페로브스카이트 나노결정을 생성하게 된다. 따라서, 할라이드 페로브스카이트 나노결정 및 이를 둘러싸는 복수개의 알킬할라이드 유기리간드들을 포함하는 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 제조할 수 있다.In this case, when the first solution is dropped into the second solution and mixed, halide perovskite is precipitated from the second solution due to the difference in solubility. Then, the halide perovskite precipitated in the second solution is produced with well-dispersed halide perovskite nanocrystals while the alkyl halide surfactant stabilizes the surface. Therefore, halide perovskite nanocrystals and halide perovskite nanocrystals comprising a plurality of alkyl halide organic ligands surrounding the same can be prepared.
한편, 이러한 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자의 크기는 알킬 할라이드 계면활성제의 길이 또는 형태 인자(shape factor) 및 양 조절을 통해 제어할 수 있다. 예컨대, 형태 인자 조절은 선형, 테이퍼드(tapered) 또는 역삼각 모양의 계면활성제(surfactant)를 통해 크기를 제어할 수 있다.On the other hand, the size of these halide perovskite nanocrystal particles can be controlled by controlling the length or shape factor and amount of the alkyl halide surfactant. For example, shape factor control can control size through linear, tapered or inverted triangular surfactants.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.In addition, halide perovskite nanocrystalline particles according to an embodiment of the present invention may have a core-shell structure.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 설명한다.Hereinafter, a core-shell structure halide perovskite nanocrystal particles according to an embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 및 이의 에너지밴드다이어그램을 나타낸 모식도이다.6 is a schematic diagram showing a core-shell structure halide perovskite nanocrystal particles according to the present invention and an energy band diagram thereof.
도 6(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 할라이드할라이드 페로브스카이트 나노결정입자(100')는 코어(115) 및 코어(115)를 둘러싸는 쉘(130) 구조인 것을 알 수 있다. 이때 코어(115)보다 밴드갭이 큰 물질을 쉘(130) 물질로 이용할 수 있다.Referring to Figure 6 (a), the core-shell structure halide halide perovskite nanocrystal particles 100' according to the present invention is a
이때 도 6(b)를 참조하면, 코어(115)의 에너지 밴드갭보다 쉘(130)의 에너지 밴드갭이 더 큰 바, 엑시톤이 코어 페로브스카이트에 좀 더 잘 구속되도록 할 수 있다.At this time, referring to FIG. 6(b) , since the energy bandgap of the
도 7은 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 제조방법을 나타낸 모식도이다.7 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing halide perovskite nanoparticles having a core-shell structure according to the present invention.
도 7(a)를 참조하면, 비극성 용매에 알킬 할라이드 계면활성제가 녹아있는 제2 용액에 극성 용매에 제1 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액을 한방울씩 첨가한다.Referring to FIG. 7( a ), a first solution in which the first halide perovskite is dissolved in a polar solvent is added dropwise to a second solution in which an alkyl halide surfactant is dissolved in a non-polar solvent.
도 7(b)를 참조하면, 제2 용액에 제1 용액을 첨가하면, 용해도 차이로 인해 제2 용액에서 제1 할라이드 페로브스카이트가 석출되고, 이러한 석출된 제1 할라이드 페로브스카이트를 알킬 할라이드 계면활성제가 둘러싸면서 표면을 안정화하면서 잘 분산된 제1 할라이드 페로브스카이트 나노결정 코어(115)를 포함하는 제1 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자(100)를 생성하게 된다. 이때 나노결정 코어(115)는 알킬 할라이드 유기 리간드들(120)에 의해 둘러싸이게 된다.Referring to Figure 7 (b), when the first solution is added to the second solution, the first halide perovskite is precipitated from the second solution due to the difference in solubility, and the precipitated first halide perovskite is The first halide
도 7(c)를 참조하면, 상기 코어(115)를 둘러싸되 상기 코어(115)보다 밴드갭이 큰 물질을 포함하는 쉘(130)을 형성하여 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자(100')를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 7C , a
이러한 쉘을 형성하는 방법들에 대하여 아래와 같은 다섯가지 방법을 이용할 수 있다.The following five methods can be used for methods of forming such a shell.
첫번째 방법으로 제2 할라이드 페로브스카이트 용액 또는 무기물 반도체 물질 용액을 이용하여 쉘을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제2 용액에 상기 제1 할라이드 페로브스카이트보다 밴드갭이 큰 제2 할라이드 페로브스카이트 또는 무기물 반도체 물질이 녹아있는 제3 용액을 첨가하여 상기 코어를 둘러싸는 제2 할라이드 페로브스카이트 나노결정 또는 무기물 반도체 물질 또는 유기 고분자를 포함하는 쉘을 형성할 수 있다.As a first method, the shell may be formed using the second halide perovskite solution or the inorganic semiconductor material solution. That is, a second halide perovskite having a bandgap larger than that of the first halide perovskite or a third solution in which an inorganic semiconductor material is dissolved is added to the second solution to surround the second halide perovskite core A shell comprising skyte nanocrystals or inorganic semiconductor materials or organic polymers may be formed.
예를 들어, 상술한 방법 (Inverse nano-emulsion 법)을 통하여 생성된 할라이드 페로브스카이트(MAPbBr3) 용액을 강하게 교반하면서, MAPbBr3보다 밴드갭이 큰 할라이드 페로브스카이트(MAPbCl3) 용액, 또는 ZnS 또는 금속산화물(metal oxide)와 같은 무기반도체 물질 용액, 또는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리바이닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리바이닐알코올(PVA)와 같은 유기 고분자를 천천히 한방울씩 떨어뜨려 제2 할라이드 페로브스카이트 나노결정(MAPbCl3) 또는 무기물 반도체 물질을 포함하는 쉘을 형성할 수 있다. 이때의 MA는 메틸암모늄을 의미한다.For example, while strongly stirring the halide perovskite (MAPbBr 3 ) solution generated through the above-described method (Inverse nano-emulsion method), the halide perovskite (MAPbCl 3 ) solution having a larger band gap than MAPbBr 3 ) , or a solution of an inorganic semiconductor material such as ZnS or metal oxide, or polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polyvinyl alcohol An organic polymer such as (PVA) may be slowly dropped dropwise to form a shell including a second halide perovskite nanocrystal (MAPbCl 3 ) or an inorganic semiconductor material. In this case, MA means methylammonium.
이는 코어 페로브스카이트와 쉘 페로브스카이트가 서로 섞여 얼로이(alloy)형태를 만들 거나 달라붙는 성질이 있기 때문에 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정을 합성 할 수 있다.Since core perovskite and shell perovskite mix with each other to form an alloy or adhere to each other, halide perovskite nanocrystals with a core-shell structure can be synthesized.
따라서, MAPbBr3/MAPbCl3 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성할 수 있다.Accordingly, halide perovskite nanocrystal grains having a MAPbBr 3 /MAPbCl 3 core-shell structure may be formed.
두번째 방법으로, 유기암모늄 할로젠화물 용액을 이용하여 쉘을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제2 용액에 유기암모늄 할로젠화물 용액을 다량 첨가한 후 교반하여 상기 코어를 둘러싸는 상기 코어보다 밴드갭이 큰 쉘을 형성할 수 있다.As a second method, the shell can be formed using an organoammonium halide solution. That is, a large amount of an organoammonium halide solution is added to the second solution and stirred to form a shell having a larger band gap than the core surrounding the core.
예를 들어, 상기와 같은 방법 (Inverse nano-emulsion 법)을 통하여 생성된 할라이드 페로브스카이트(MAPbBr3) 용액에 MACl 용액을 넣고 강하게 교반하여 excess한 MACl에 의해 표면의 MAPbBr3가 MAPbBr3-xClx로 변환되어 쉘(Shell)이 형성될 수 있다.For example, the MACl solution is added to the halide perovskite ( MAPbBr 3 ) solution produced by the method as described above (inverse nano-emulsion method) and stirred vigorously . x Cl x may be converted to form a shell.
따라서, MAPbBr3/MAPbBr3-xClx 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성할 수 있다.Accordingly, halide perovskite nanoparticles having a MAPbBr 3 /MAPbBr 3-x Cl x core-shell structure can be formed.
세번째 방법으로, 열분해/합성 방법을 이용하여 쉘을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제2 용액을 열처리 하여 상기 코어의 표면을 열분해시킨 후, 상기 열처리된 제2 용액에 유기암모늄 할로젠화물 용액을 첨가하여 다시 표면을 합성시켜 상기 코어를 둘러싸는 상기 코어보다 밴드갭이 큰 쉘을 형성할 수 있다.As a third method, a shell can be formed using a pyrolysis/synthesis method. That is, after heat-treating the second solution to thermally decompose the surface of the core, an organoammonium halide solution is added to the heat-treated second solution to synthesize the surface again, so that the band gap is greater than that of the core surrounding the core. Can form large shells.
예를 들어, 상기와 같은 역나노-에멀젼(Inverse nano-emulsion)법을 통하여 생성된 할라이드 페로브스카이트(MAPbBr3) 용액을 열처리 하여 표면이 PbBr2로 변화되도록 열분해 시킨 후, MACl 용액을 첨가하여 다시 표면이 MAPbBr2Cl로 되도록 합성시켜 쉘을 형성할 수 있다.For example, the halide perovskite (MAPbBr 3 ) solution generated through the inverse nano-emulsion method as described above is thermally decomposed to change the surface to PbBr 2 , and then MACl solution is added. Thus, the surface can be synthesized to be MAPbBr 2 Cl again to form a shell.
따라서, MAPbBr3/MAPbBr2Cl 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성할 수 있다.Accordingly, halide perovskite nanocrystal grains having a MAPbBr 3 /MAPbBr 2 Cl core-shell structure can be formed.
따라서, 본 발명에 따라 형성된 코어-쉘 구조의 할라이드할라이드 페로브스카이트 나노결정입자는 코어보다 밴드갭이 큰 물질로 쉘을 형성함으로써 엑시톤이 코어에 좀더 잘 구속되도록 하고, 공기중에 안정한 페로브스카이트 혹은 무기 반도체를 사용하여 코어 페로브스카이트가 공기중에 노출되지 않도록 하여 나노결정의 내구성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the halide halide perovskite nanocrystal particles of the core-shell structure formed according to the present invention form a shell with a material having a larger band gap than the core so that the excitons are better bound to the core, and the perovskite is stable in air. The durability of nanocrystals can be improved by preventing the core perovskite from being exposed to the air by using an inorganic material or an inorganic semiconductor.
네번째 방법으로 유기물 반도체 물질 용액을 이용하여 쉘을 형성할 수 있다. 즉, 제2 용액에는 할라이드 페로브스카이트보다 밴드갭이 큰 유기물 반도체 물질이 미리 녹아있고, 이러한 제2 용액에 상술한 제1 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액을 첨가하여 상기 제1 할라이드 페로브스카이트 나노결정을 포함하는 코어 및 이러한 코어를 둘러싸는 유기물 반도체 물질을 포함하는 쉘을 형성할 수 있다.As a fourth method, the shell may be formed using an organic semiconductor material solution. That is, an organic semiconductor material having a larger band gap than that of halide perovskite is dissolved in the second solution in advance, and the first solution in which the first halide perovskite is dissolved is added to this second solution. A core comprising halide perovskite nanocrystals and a shell comprising an organic semiconductor material surrounding the core may be formed.
이는 코어 페로브스카이트 표면에 유기 반도체 물질이 달라붙는 성질이 있기 때문에 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트를 합성 할 수 있다.Since the organic semiconductor material adheres to the surface of the core perovskite, halide perovskite with a core-shell structure can be synthesized.
따라서, MAPbBr3-유기 반도체 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체를 형성할 수 있다.Therefore, MAPbBr 3 -organic semiconductor core-shell structure halide perovskite nanocrystal particle emitter can be formed.
다섯번째 방법으로는, 선택적 추출 (selective exctraction) 방법을 이용하여 쉘을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 할라이드 페로브스카이트 나노결정을 포함하는 코어가 형성된 제2 용액에 IPA용매를 소량 넣어줌으로써 나노결정 표면에서 MABr을 선택적으로 추출하여 표면을 PbBr2만으로 형성하여 상기 코어를 둘러싸는 상기 코어보다 밴드갭이 큰 쉘을 형성할 수 있다.As a fifth method, a shell may be formed using a selective extraction method. That is, by adding a small amount of IPA solvent to the second solution in which the core containing the first halide perovskite nanocrystal is formed, MABr is selectively extracted from the nanocrystal surface to form the surface only with PbBr 2 to surround the core. A shell having a larger band gap than the core may be formed.
예를 들어, 상기와 같은 방법 (Inverse nano-emulsion 법)을 통하여 생성된 할라이드 페로브스카이트 (MAPbBr3) 용액에 IPA를 소량 넣어줌으로 써, 나노결정 표면의 MABr만 선택적으로 녹여 표면에 PbBr2만 남게 하도록 추출하여 PbBr2 쉘을 형성할 수 있다.For example, by adding a small amount of IPA to the halide perovskite (MAPbBr 3 ) solution generated through the above method (inverse nano-emulsion method), only MABr on the surface of the nanocrystal is selectively dissolved and PbBr on the surface 2 can be extracted to form a PbBr 2 shell.
즉, 이때 선택적 추출을 통하여 MAPbBr3 표면의 MABr가 제거될 수 있다.That is, at this time, MABr on the surface of MAPbBr 3 may be removed through selective extraction.
따라서, MAPbBr3-PbBr2 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체를 형성할 수 있다.Therefore, MAPbBr 3 -PbBr 2 It is possible to form a halide perovskite nanocrystal particle emitter having a core-shell structure.
도 8은 본 발명에 따른 그래디언트(gradient) 조성 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 나타낸 모식도이다.8 is a schematic diagram showing halide perovskite nanocrystal particles having a gradient composition structure according to the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래디언트 조성을 가지는 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자(100")는 유기 용매에 분산이 가능한 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(140)를 포함하고, 상기 나노결정구조(140)는 중심에서 외부방향으로 갈수록 조성이 변하는 그래디언트 조성 구조를 갖는다. 이때의 유기 용매는 극성 용매 또는 비극성 용매일 수 있다.Referring to FIG. 8 , the halide
이때의 할라이드 페로브스카이트는 ABX3-mX'm, A2BX4-lX'l 또는 ABX4-kX'k의 구조이고, 상기 A는 아미디늄계 유기물질 또는 유기암모늄 물질이고, 상기 B는 금속 물질이고, 상기 X는 Br이고, 상기 X'는 Cl일 수 있다. 그리고, 상기 m, l 및 k값은 상기 나노결정구조(140)의 중심에서 외부방향으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 한다. 할라이드 페로브스카이트에서 A, B 및 X의 종류는 전술한 바에 따른다.The halide perovskite at this time has the structure of ABX 3-m X' m , A 2 BX 4-l X' l or ABX 4-k X' k , wherein A is an amidinium-based organic material or an organic ammonium material, B may be a metallic material, X may be Br, and X' may be Cl. And, the m, l, and k values are characterized in that it increases from the center of the
그래디언트 조성에 따라 나노결정구조(140)의 중심에서 외부방향으로 갈수록 에너지 밴드갭이 증가하는 구조가 된다.According to the gradient composition, the energy bandgap increases from the center of the
한편, 상기 m, l 및 k값은 상기 나노결정구조의 중심에서 외부방향으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 따라서, 이러한 조성변화에 따라 에너지 밴드갭이 점진적으로 증가할 수 있다.Meanwhile, the m, l, and k values may gradually increase from the center of the nanocrystal structure toward the outside. Accordingly, the energy bandgap may gradually increase according to the compositional change.
또 다른 예로, 상기 m, l 및 k값은 상기 나노결정구조의 중심에서 외부방향으로 갈수록 계단형태로 증가할 수 있다. 따라서, 이러한 조성변화에 따라 에너지 밴드갭이 계단형태로 증가할 수 있다.As another example, the m, l, and k values may increase in a step form from the center of the nanocrystal structure toward the outside. Accordingly, the energy bandgap may increase in a step form according to the compositional change.
또한, 이러한 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(140)를 둘러싸는 복수개의 유기리간드들(120)을 더 포함할 수 있다. 상기 유기리간드(120)는 알킬할라이드를 포함할 수 있다. 알킬할라이드의 사용가능한 예는 전술한 바에 따른다.In addition, a plurality of
나노결정구조를 그래디언트 얼로이 (gradient-alloy) 타입으로 만들어 나노결정구조 외부에 다량 존재하는 페로브스카이트와 내부에 다량 존재하는 페로브스카이트의 함량을 점진적으로 변화시킬 수 있다. 이러한 나노결정구조 내의 점진적인 함량 변화는 나노결정구조 내의 분율을 균일하게 조절하고, 표면 산화를 줄여 내부에 다량 존재하는 페로브스카이트 안에서의 엑시톤 구속(exciton confinement)을 향상시켜 발광 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 내구성-안정성도 증가시킬 수 있다.By making the nanocrystal structure into a gradient-alloy type, it is possible to gradually change the content of perovskite present in a large amount outside the nanocrystal structure and perovskite present in a large amount inside the nanocrystal structure. The gradual content change in the nanocrystal structure uniformly controls the fraction in the nanocrystal structure, reduces surface oxidation, improves exciton confinement in the perovskite present in large amounts, and increases luminous efficiency. It can also increase durability-stability.
그래디언트 조성을 가지는 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 제조방법은 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 준비하고, 상기 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 열처리하여 상호확산을 통해 그래디언트 조성을 갖도록 형성할 수 있다.The method for manufacturing halide perovskite nanocrystal particles having a gradient composition prepares halide perovskite nanocrystal particles of a core-shell structure, and heat-treats the halide perovskite nanocrystal particles of the core-shell structure to inter-diffusion It can be formed to have a gradient composition through
먼저, 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 준비한다. 이와 관련한 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 제조방법은 도 7을 참조하여 상술한 바와 동일한 바, 자세한 설명은 생략한다.First, halide perovskite nanocrystal particles having a core-shell structure are prepared. In this regard, the method for manufacturing halide perovskite nanocrystal particles having a core-shell structure is the same as described above with reference to FIG. 7 , and detailed description thereof will be omitted.
그 다음에, 상기 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 열처리하여 상호확산을 통해 그래디언트 조성을 갖도록 형성할 수 있다.Then, the core-shell structured halide perovskite nanocrystal particles may be heat-treated to form a gradient composition through interdiffusion.
예를 들어, 코어-쉘 구조의 할라이드 페로브스카이트를 고온에서 어닐링 하여 고용체(solid solution) 상태로 만든 후, 열처리에 의해 상호확산(interdiffusion)을 통해 그래디언트(gradient) 조성을 가지도록 한다.For example, halide perovskite having a core-shell structure is annealed at a high temperature to form a solid solution, and then has a gradient composition through interdiffusion by heat treatment.
예를 들어, 상기 열처리 온도는 100 ℃ 내지 150 ℃일 수 있다. 이러한 열처리 온도로 어닐링함으로써 상호확산을 유도할 수 있다.For example, the heat treatment temperature may be 100 ℃ to 150 ℃. Interdiffusion can be induced by annealing at such an annealing temperature.
또한, 그래디언트 조성을 가지는 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자는 제1 할라이드 페로브스카이트 나노결정 코어를 형성한 다음, 상기 코어를 둘러싸는 그래디언트 조성을 갖는 제2 할라이드 페로브스카이트 나노결정 쉘을 형성함에 따라 형성될 수 있다.In addition, halide perovskite nanocrystal particles having a gradient composition form a first halide perovskite nanocrystal core, and then form a second halide perovskite nanocrystal shell having a gradient composition surrounding the core. can be formed according to
먼저, 제1 할라이드 페로브스카이트 나노결정 코어를 형성한다. 이에 대하여는 상술한 나노결정 코어를 형성하는 방법과 동일한바 자세한 설명은 생략한다.First, a first halide perovskite nanocrystal core is formed. Since this is the same as the method of forming the nanocrystal core described above, a detailed description thereof will be omitted.
그 다음에, 상기 코어를 둘러싸는 그래디언트 조성을 갖는 제2 할라이드 페로브스카이트 나노결정 쉘을 형성한다.Then, a second halide perovskite nanocrystalline shell having a gradient composition surrounding the core is formed.
상기 제2 할라이드 페로브스카이트는 ABX3-mX'm, A2BX4-lX'l 또는 ABX4-kX'k의 구조이고, 상기 A는 아미디늄계 유기물질 또는 유기암모늄 물질이고, 상기 B는 금속 물질이고, 상기 X는 Br이고, 상기 X'는 Cl일 수 있다.The second halide perovskite has the structure of ABX 3-m X' m , A 2 BX 4-l X' l or ABX 4-k X' k , wherein A is an amidinium-based organic material or an organoammonium material; , wherein B may be a metallic material, X may be Br, and X' may be Cl.
따라서, 상기 제2 용액에 상기 m, l 또는 k값을 증가시키면서 제2 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제3 용액을 첨가할 수 있다.Accordingly, a third solution in which the second halide perovskite is dissolved may be added to the second solution while increasing the m, l, or k value.
즉, 상기 ABX3-mX'm, A2BX4-lX'l 또는 ABX4-kX'k의 조성이 제어된 용액을 연속적으로 떨어뜨려, 연속적으로 조성이 변화되는 쉘을 형성할 수 있다.That is, the ABX 3-m X' m , A 2 BX 4-l X' l or ABX 4-k X' k solution of which the composition is controlled is continuously dropped to form a shell whose composition is continuously changed. can
도 9는 본 발명에 따른 그래디언트 조성을 가지는 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 및 이의 에너지밴드 다이어그램을 나타낸 모식도이다.9 is a schematic diagram showing a halide perovskite nanocrystal particle having a structure having a gradient composition according to the present invention and an energy band diagram thereof.
도 9(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 나노결정입자(100")는 함량이 변하는 그래디언트 조성을 갖는 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(140)인 것을 알 수 있다. 이때 도 9(b)를 참조하면, 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(140)의 중심에서 외부방향으로 갈수록 물질의 조성을 변화시킴으로써 에너지 밴드갭이 중심에서 외부방향으로 증가하도록 제조할 수 있다.Referring to Fig. 9 (a), it can be seen that the
한편, 본 발명에 따른 페로브스카이트 나노결정입자는 도핑된 페로브스카이트 나노결정입자일 수 있다.On the other hand, the perovskite nanocrystal particles according to the present invention may be doped perovskite nanocrystal particles.
상기 도핑된 페로브스카이트는 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An-1BnX3n+1(n은 2 내지 6사이의 정수)의 구조를 포함하고, 상기 A의 일부가 A'로 치환되거나, 상기 B의 일부가 B'로 치환되거나, 상기 X의 일부가 X'로 치환된 것을 특징으로 하고, 상기 A 및 A'는 아미디늄계 유기물질, 유기암모늄 물질 또는 알칼리금속 물질이고, 상기 B 및 B'는 금속물질이고, 상기 X 및 X'는 할로겐 원소일 수 있다.The doped perovskite comprises a 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), wherein a part of A is A ', or a part of B is substituted with B', or a part of X is substituted with X', wherein A and A' are an amidinium-based organic material, an organic ammonium material or an alkali metal material. , wherein B and B' may be a metallic material, and X and X' may be a halogen element.
상기 아미디늄계(amidinium group) 유기물질 및 유기암모늄 물질의 종류는 전술한 바에 따른다.The kind of the amidinium group organic material and the organic ammonium material is as described above.
또한, 상기 A의 일부가 A'로 치환되거나, 상기 B의 일부가 B'로 치환되거나, 상기 X의 일부가 X'로 치환된 비율이 0.1% 내지 5%임이 바람직하다.In addition, it is preferable that a portion of A is substituted with A', a portion of B is substituted with B', or a ratio of a portion of X substituted with X' is 0.1% to 5%.
도 10은 본 발명에 따른 도핑된 페로브스카이트 나노결정 입자 및 이의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 모식도이다.10 is a schematic diagram showing doped perovskite nanocrystal particles according to the present invention and an energy band diagram thereof.
도 10(a)는 도핑원소(111)가 도핑된 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(110)의 부분절단한 모식도이다. 도 10(b)는 이러한 도핑된 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조(110)의 밴드 다이어그램이다.10( a ) is a partially cut-away schematic view of the halide
도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 할라이드 페로브스카이트를 도핑을 통해 반도체 타입을 n-type이나 p-type으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, MAPbI3의 할라이드 페로브스카이트 나노결정을 Cl로 일부 도핑할 경우 n-type으로 바꿔 전기광학적 특성을 조절할 수 있다. 이때의 MA는 메틸암모늄이다.Referring to FIGS. 10A and 10B , the semiconductor type may be changed to n-type or p-type by doping halide perovskite. For example, when the halide perovskite nanocrystals of MAPbI 3 are partially doped with Cl, the electro-optical properties can be adjusted by changing to the n-type. MA at this time is methylammonium.
도 11은 본 발명의 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한를 도시한 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a perovskite light emitting device of the present invention.
도 11을 참조하면, 유기 용매에 분산된 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 포함하는 유기 용액을 준비한다.Referring to FIG. 11 , an organic solution containing metal halide perovskite nanocrystal particles dispersed in an organic solvent is prepared.
상기 유기 용매는 극성 용매 또는 비극성 용매를 포함하고, 상기 극성 용매는 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide), 감마 부티로락톤(gamma butyrolactone), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 또는 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)를 포함하고, 상기 비극성 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 스타이렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센 또는 이소프로필알콜을 포함할 수 있다.The organic solvent includes a polar solvent or a non-polar solvent, and the polar solvent is dimethylformamide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone, or dimethylsulfoxide ( dimethylsulfoxide), and the non-polar solvent is dichloroethylene, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, styrene, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, xylene, toluene, cyclohexene or isopropyl may contain alcohol.
상기 유기 용액을 준비하는 단계는, 극성 용매에 금속 할라이드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액 및 비극성 용매에 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비하는 단계 및 상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 섞어 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 이미 상술한 바, 자세한 설명은 생략한다.The step of preparing the organic 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, and adding the first solution to the second solution It may include the step of forming metal halide perovskite nanocrystal particles by mixing. In this regard, since it has already been described above, a detailed description thereof will be omitted.
그 다음에, 제1전극(20) 상에 상기 유기 용액을 도포하여 페로브스카이트 박막(30)을 형성한다. 상기 페로브스카이트 박막(30)을 형성하는 단계는 스핀 코팅 (spin-coating), 바 코팅 (Bar-coating), 스프레이 코팅 (spray coating), 슬롯다이 코팅 (slot-die coating), 그라비아 코팅 (gravure coating), 블레이드 코팅 (blade-coating), 스크린 프린팅 (screen printing), 노즐 프린팅 (nozzle printing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 전기수력학적 젯 프린팅 (electrohydrodynamic-jet printing), 전기분무(electrospray), 일렉트로스피닝 (electrospinning) 수행하여 도포하는 것을 특징으로 한다.Then, the organic solution is applied on the
따라서, 이러한 프린팅 방법을 통해 박막을 형성시 페로브스카이트 나노결정입자는 결정화(crystallization)가 된 상태로 박막을 형성하기 때문에 코팅 도중에 결정화가 형성되는 벌크(Bulk) 페로브스카이트 박막에 비해 코팅 속도, 코팅 환경 및 하부 기재층에 결정화도가 영향을 받지 않는다.Therefore, when forming a thin film through this printing method, since the perovskite nanocrystal particles form a thin film in a crystallized state, compared to a bulk perovskite thin film in which crystallization is formed during coating, the coating The crystallinity is not affected by the speed, the coating environment and the underlying substrate layer.
도 24를 참조하면, 상기 바 코팅은 상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도입하는 단계; 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액이 도입된 제1 전극을 수평면에 대해 경사각을 부여하여 기울이는 단계; 및 상기 기울어진 상기 제1 전극 및 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액에 대해 바 코팅을 수행하는 단계를 포함페로브스카이트 나노결정입자 용액을 기판 또는 기능성 막질 상에 도입한다. 용액의 도입은 적하(drop the solution)하여 수행한다.Referring to FIG. 24, the bar coating is performed by introducing a solution of perovskite nanocrystals on the first electrode; tilting the first electrode into which the perovskite nanocrystal solution is introduced by giving an inclination angle with respect to the horizontal plane; and performing bar coating on the inclined first electrode and the perovskite nanocrystal particle solution. Introduced the perovskite nanocrystal particle solution onto the substrate or functional film. The introduction of the solution is carried out by drop the solution.
이때, 상기 경사각을 부여하는 단계는, 도입된 기판 등을 수평면 또는 지면을 기준으로 소정의 각도로 기울여 수행한다. 수평면 대비 기울어진 각도인 경사각은 30° 내지 70°가 적절하다. 기판의 경사각이 크면, 용액이 중력에 의해 지면으로 치우쳐 원하는 두께의 박막을 형성할 수 없다. 또한, 기판의 경사각이 30° 미만이면, 용매의 흐름 및 증발 효과를 충분히 얻지 못한다. 이하, 경사각에 의해 박막이 형성되는 공정이 수행된다. 이때 상기 경사각은 30°, 35°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70° 가 되도록 하는 것이 보다 바람직하다.In this case, the step of giving the inclination angle is performed by tilting the introduced substrate or the like at a predetermined angle with respect to a horizontal plane or the ground. The angle of inclination, which is an angle inclined with respect to the horizontal plane, is preferably 30° to 70°. If the inclination angle of the substrate is large, the solution is biased toward the ground due to gravity, so that a thin film having a desired thickness cannot be formed. In addition, if the inclination angle of the substrate is less than 30°, the solvent flow and evaporation effect cannot be sufficiently obtained. Hereinafter, a process of forming a thin film by an inclination angle is performed. In this case, the inclination angle is 30°, 35°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 55°, 60°, 65 °, more preferably 70°.
상술한 바와 같이 경사각을 부여하여 수행한 바 코팅이 진행된 영역에서는 페로브스카이트 나노결정입자(PNC)는 상호간에 인력을 작용하는 모세관 힘에 의해 정렬된다. 또한, 바 코팅이 진행되는 영역에서는 일정한 기울기가 형성되어 기울기 면에서 용매가 빠르게 증발되고, 중력에 따른 반월판 이동(meniscus movement)에 의해 용액은 밀려나며, 바의 하부에서는 대류적 흐름에 따라 페로브스카이트 나노결정입자들이 정렬된다.As described above, the perovskite nanocrystal particles (PNC) are aligned by the capillary force acting as an attractive force to each other in the area where the coating has been carried out by giving the inclination angle as described above. In addition, in the area where the bar coating is performed, a certain slope is formed, so that the solvent is rapidly evaporated on the slope surface, the solution is pushed out by the meniscus movement according to gravity, and the perovs according to the convective flow in the lower part of the bar Skye nanocrystals are aligned.
통상, 스핀 코팅이 페로브스카이트 박막을 형성하는데 일반적으로 사용되나, 대면적 소자를 제작하기 위해서는 바 코팅이 사용될 필요가 있다.In general, spin coating is generally used to form a perovskite thin film, but bar coating needs to be used to fabricate a large-area device.
다만, 이러한 프린팅 방법을 이용해 박막을 제조할 시 용매의 증발 속도가 늦어 나노결정입자가 서로 엉김현상(aggregation)을 통한 재결정(recrystallization)을 통해 큰 결정 (> ㎛)이 형성될 수 있다.However, when a thin film is manufactured using this printing method, the evaporation rate of the solvent is slow, so that large crystals (> μm) may be formed through recrystallization through aggregation of nanocrystal particles.
따라서, 그 다음에, 상기 형성된 나노결정입자 박막을 건조한다. 바람직하게, 공기 분사를 통해 건조할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 유기 용액이 기판 상에 도포된 후 건조단계를 더 수행하여 상기 나노결정입자들 간의 재결정을 방지하는 것을 특징으로 한다.Therefore, then, the formed nanocrystalline particle thin film is dried. Preferably, it can be dried through air spraying. Therefore, in the present invention, after the organic solution is applied on the substrate, a drying step is further performed to prevent recrystallization between the nanocrystal particles.
예컨대, 바 코팅 등을 통해 형성된 박막을 공기 분사를 통한 건조를 바로 수행함으로써, 나노결정입자들 간의 재결정을 방지할 수 있다.For example, it is possible to prevent recrystallization between the nanocrystal particles by directly drying the thin film formed through bar coating or the like through air spraying.
또한, 페로브스카이트 박막(30)에 대해 유기리간드 제거 공정이 추가된다. 즉, 도포된 유기 용액 내에 페로브스카이트 나노결정입자와 결합되지 않은 용액 내의 유기리간드는 제거된다.In addition, an organic ligand removal process is added to the perovskite
다음으로, 상기 페로브스카이트 박막(30) 상에는 패시베이션층(40)이 형성된다.Next, a
상기 페로브스카이트 박막(30)은 표면 결함(defect)이 여전히 존재해 상대적으로 낮은 발광 효율을 보이고, 발광 소자 내에서 전하 불균형(charge carrier imbalance)을 유발해 낮은 발광 효율을 보인다. 이에 따라, 페로브스카이트 박막(30)의 결함을 없애주고 발광 소자 내에서 전하 불균형을 해소할 필요가 있다.The perovskite
이에, 본 발명은 페로브스카이트 박막(30)을 발광층으로 포함하는 발광 소자에 있어서, 상기 페로브스카이트 박막(30) 상에 패시베이션층(40)을 형성한다.Accordingly, in the present invention, in the light emitting device including the perovskite
본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 상기 패시베이션층(40)은 상기 패시베이션 물질 (1) 또는 (2)의 유기물 또는 화합물을 사용한다.In the perovskite light emitting device according to the present invention, the
상기 화학식 1의 화합물은 페로브스카이트 결정 내의 할로겐의 결핍을 보충함으로써 발광층의 결함(defect)을 안정화시킬 수 있다.The compound of
상기 패시베이션층(40)의 두께는 1nm 내지 10nm이며, 바람직 하게는, 2nm 내지 5nm가 적합하다. 구체적으로 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm 또는 10 nm 일 수 있다. 만일 상기 패시베이션층의 두께가 10nm를 초과하면 절연 특성에서 기인하여 전하 주입이 저하된다는 문제가 있다.The
상기 패시베이션층(40)은 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 그라비아 코팅, 블레이드 코팅, 스크린 프린팅, 노즐 프린팅, 잉크젯 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅, 전기분무 또는 일렉트로스피닝을 수행하여 도포될 수 있다.The
도 12는 본 발명이 바람직한 실시예에 따라 패시베이션층에 의해 패로브스카이트 박막의 결함이 치유되는 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.12 is a schematic diagram for explaining a mechanism in which defects in a perovskite thin film are healed by a passivation layer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 패시베이션층을 형성하는 1,3,5-tris(bromomethyl)-2,4,6-triethylbenzene (TBTB) 분자는 페로브스카이트 박막의 결함 부위에 도포된다. 결정구조의 결함을 채우기 위해 TBTB에서 Br이 이탈되고(debromination) 페로브스카이트 결정 구조에서 이탈된 브롬을 대체한다. 이를 통해 패시베이션 동작이 수행된다. 이후에 페로브스카이트 박막에 Br을 공여한 TBTB에는 수소가 결합되는 수소화 반응(hydrogenation)이 진행된다. 상기 반응들은 모두 열역학적으로 안정한 반응으로 △E가 0보다 작은 값을 가진다.Referring to FIG. 12 , 1,3,5-tris(bromomethyl)-2,4,6-triethylbenzene (TBTB) molecules forming the passivation layer are applied to the defective portion of the perovskite thin film. In order to fill the defects in the crystal structure, Br is debromination from TBTB and replaces the bromine that is desorbed from the perovskite crystal structure. Through this, a passivation operation is performed. Thereafter, a hydrogenation reaction in which hydrogen is bonded to TBTB in which Br is donated to the perovskite thin film proceeds. All of the above reactions are thermodynamically stable reactions, and ΔE has a value less than 0.
상기 패시베이션층(40) 상에는 제2 전극(50)이 형성될 수 있다.A
상기 제2 전극(50)은 전자가 주입되는 음극으로서, 전도성 있는 성질의 소재로 구성될 수 있다. 상기 제2 전극(50)이 음극인 경우에는 금속인 것이 바람직하고, 예를 들어, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 인듐, 이트륨, 리튬, 은, 납, 세슘 등의 금속 또는 이들의 2종 이상의 조합을 사용하여 형성할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일실시형태에 있어서, 상기 제1 전극(20)을 음극으로, 제2 전극(50)을 양극으로 사용할 수 있다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the
상기 제1 전극(20) 또는 제2 전극(50)은 물리적 기상 증착(PVD), 화학적 기상 증착(CVD), 스퍼터링, 펄스 레이저 증착(PLD), 증발법, 전자빔 증발법, 원자층 증착(ALD) 및 분자선 에피택시 증착(MBE) 등을 이용하여 형성될 수 있다.The
한편, 본 발명의 일실시형태에 따른 발광 소자에 있어서, 제1 전극(20)이 양극이고, 제2 전극(50)이 음극인 경우에는 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 전극(20)과 상기 페로브스카이트 박막(발광층)(30) 사이에는 정공의 주입을 용이하게 하기 위한 정공 주입층(23) 또는 정공의 수송을 위한 정공 수송층을 구비할 수 있다. 또한, 패시베이션층(40)과 상기 제2 전극(50) 사이에 전자의 수송을 위한 전자 수송층(43)와 전자의 주입을 용이하게 하기 위한 전자주입층을 구비할 수 있다. On the other hand, in the light emitting device according to an embodiment of the present invention, when the
이에 더하여, 페로브스카이트 박막(발광층)(30)과 전자 수송층(43) 사이에 정공 저지층(hole blocking layer)(미도시)이 배치될 수 있다. 또한, 페로브스카이트 박막(발광층)(30)과 정공 수송층 사이에 전자 저지층(electron blocking layer)(미도시)이 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 전자 수송층(43)이 정공 저지층의 역할을 수행할 수 있고, 또는 정공 수송층이 전자 저지층의 역할을 수행할 수도 있다. In addition, a hole blocking layer (not shown) may be disposed between the perovskite thin film (light emitting layer) 30 and the
정공 주입층(23) 및/또는 정공 수송층은 제1 전극(양극)(20)의 일함수 준위와 페로브스카이트 박막(발광층)(30)의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 갖는 층들로, 제1 전극(양극)(20)에서 페로브스카이트 박막(발광층)(30)으로의 정공의 주입 또는 수송 효율을 높이는 기능을 한다.The
정공 주입층(23) 또는 정공 수송층은 정공 수송 물질로서 통상적으로 사용되는 재료를 포함할 수 있으며, 하나의 층이 서로 다른 정공 수송 물질층을 구비할 수 있다. 정공 수송물질은 예를 들면, mCP (N,Ndicarbazolyl-3,5-benzene), PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate), NPD (N,N′-di(1-naphthyl)-N,N′-diphenylbenzidine), N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐(TPD), DNTPD (N4,N4′-Bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N4,N4′-diphenyl-[1,1′-biphenyl]-4,4′-diamine), N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N'N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N'N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐, 또는 구리(II)1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포피린 등과 같은 포피린(porphyrin) 화합물 유도체, TAPC(1,1-Bis[4-[N,N'-Di(p-tolyl)Amino]Phenyl]Cyclohexane), N,N,N-트라이(p-톨릴)아민, 4,4', 4'-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민과 같은 트라이아릴아민 유도체, N-페닐카르바졸 또는 폴리비닐카르바졸과 같은 카르바졸 유도체, 무금속 프탈로시아닌 또는 구리프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 유도체, 스타버스트 아민 유도체, 엔아민스틸벤계 유도체, 방향족 삼급아민과 스티릴 아민 화합물의 유도체 또는 폴리실란일 수 있다. 이러한 정공수송물질은 전자 저지층의 역할을 수행할 수도 있다.The
정공 저지층은 삼중항 엑시톤 또는 정공이 제2 전극(음극)(50) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 공지된 정공 저지 (hole blocking) 재료 중에서 임의로 선택될 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 또는 TSPO1(다이페닐포스핀 옥사이드-4-(트리페닐실릴)페닐) 등을 사용할 수 있다.The hole blocking layer serves to prevent triplet excitons or holes from diffusing in the direction of the second electrode (cathode) 50, and may be arbitrarily selected from known hole blocking materials. For example, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative, or TSPO1 (diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl) can be used.
전자 주입층 및/또는 전자 수송층(43)은 제2 전극(음극)(50)의 일함수 준위와 페로브스카이트 박막(발광층)(30)의 LUMO 준위 사이의 LUMO 준위를 갖는 층들로, 제2 전극(음극)(50)에서 페로브스카이트 박막(발광층)(30)으로의 전자의 주입 또는 수송 효율을 높이는 기능을 한다.The electron injection layer and/or the
전자 주입층은 예를 들면, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, BaF2, 또는 Liq(리튬 퀴놀레이트)일 수 있다.The electron injection layer may be, for example, LiF, NaCl, CsF, Li 2 O, BaO, BaF 2 , or Liq (lithium quinolate).
전자 수송층(43)은 TSPO1(diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl), TPBi(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠), 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), COTs (Octasubstituted cyclooctatetraene), TAZ(하기 화학식 참조), Bphen(4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)), BCP(하기 화학식 참조), 또는 BAlq(하기 화학식 참조)일 수 있다The
. .
본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자에 있어서, 상기 패시베이션층(40)은 도1에서 페로브스카이트 박막 (30)과 제 2전극(50) 사이에 들어가는 대신에 제1전극(20)과 페로브스카이트 박막 (30)사이에 상기 패시베이션 물질 (1) 또는 (2)의 유기물 또는 화합물을 사용하여 형성할 수도 있고, 그리고 사용되는 페로브스카이트 박막 물질에 따라서 더 완벽한 패시베이션을 위해서는 페로브스카이트 박막 (30)과 제 2전극(50) 사이와 제1전극(20)과 페로브스카이트 박막 (30)사이에 동시에 형성될 수 있다.In the perovskite light emitting device according to the present invention, the
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 제조예 및 측정예들를 제시한다.Hereinafter, preferred preparation examples and measurement examples are presented to help the understanding of the present invention.
<제조예 1-1> 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자의 제조<Preparation Example 1-1> Preparation of halide perovskite nanocrystal particles
Ligand-assisted recrystallization (LARP)법을 통하여 삼차원적 구조를 갖는 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하였다. 구체적으로, 극성 용매에 할라이드 페로브스카이트를 녹여 제1 용액을 준비하였다. 이때의 극성 용매로 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide)를 사용하고, 할라이드 페로브스카이트로 FAGAPbBr3(FA는 formamidinium, GA는 guanidium)를 사용하였다. 이때 사용한 FAGAPbBr3은 FABr, GABr, PbBr2를 9:1:5 몰비율로 섞은 것을 사용하였다. Halide perovskite nanoparticles having a three-dimensional structure were formed through the ligand-assisted recrystallization (LARP) method. Specifically, a first solution was prepared by dissolving halide perovskite in a polar solvent. In this case, dimethylformamide was used as a polar solvent, and FAGAPbBr 3 (FA is formamidinium, GA is guanidium) was used as a halide perovskite. In this case, the FAGAPbBr 3 used was a mixture of FABr, GABr, and PbBr 2 in a molar ratio of 9:1:5.
그리고 비극성 용매에 알킬 할라이드 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비하였다. 이때의 비극성 용매는 톨루엔(Toluene)을 사용하였고, 계면활성제는 데실아민(decylamine, C10H23N), 올레인산(oleic acid, C18H34O2)를 사용하였다. Then, a second solution in which an alkyl halide surfactant was dissolved in a non-polar solvent was prepared. In this case, toluene was used as the non-polar solvent, and decylamine (C 10 H 23 N) and oleic acid (oleic acid, C 18 H 34 O 2 ) were used as the surfactant.
그 다음에, 강하게 교반 중인 제2 용액에 제1 용액을 150 μl 주입하여 삼차원 구조를 갖는 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 형성하였다. Then, 150 μl of the first solution was injected into the second solution while being strongly stirred to form halide perovskite nanoparticles having a three-dimensional structure.
그 다음에, 이러한 용액 상태의 할라이드 페로브스카이트 나노결정 입자를 유리 기판 상에 코팅하여 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 박막을 형성하였다. 이때의 형성된 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자의 크기는 약 10nm 이다.Then, the halide perovskite nanocrystal particles in the solution state were coated on a glass substrate to form a halide perovskite nanocrystal particle thin film. The size of the formed halide perovskite nanocrystal particles at this time is about 10 nm.
특히, 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자에서 유기 리간드로 작용하는 계면활성제를 제외한 결정입자의 조성식은 FA0.9GA0.1PbBr3가 된다.In particular, in the halide perovskite nanocrystal grains, the compositional formula of the crystal grains excluding the surfactant acting as an organic ligand is FA 0.9 GA 0.1 PbBr 3 .
<제조예 1-2> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-2> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)와 과불화이오노머(PFI, Sigma-aldrich 社의 Nafion resin 5wt%)를 1:1.5 중량비로 혼합 한 용액을 을 스핀 코팅한 후, 150℃에서 30분 동안 열처리하여 50nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다. After preparing an ITO substrate (a glass substrate coated with ITO anode), PEDOT:PSS (AI4083 from Heraeus) and perfluoride ionomer (PFI, Nafion resin 5wt% from Sigma-aldrich) were added on the ITO anode to 1 After spin-coating the mixed solution in a weight ratio of :1.5, heat treatment was performed at 150° C. for 30 minutes to form a hole injection layer with a thickness of 50 nm.
상기 정공 주입층 상에 제조예 1-1에 따른 할라이드 페로브스카이트나노결정입자가 녹아있는 용액 150μl를 상기 PEDOT:PSS/PFI 박막 위에 적하하고(drop the solution) 10분 동안 유지시간을 거친 뒤, 스핀 코팅하고 90℃에서 10분간 열처리하여 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광층을 형성하였다. 150 μl of the solution in which the halide perovskite nanocrystal grains according to Preparation Example 1-1 are dissolved on the hole injection layer was dropped onto the PEDOT:PSS/PFI thin film, and after a holding time for 10 minutes , spin-coated and heat-treated at 90° C. for 10 minutes to form a halide perovskite nanocrystal particle emission layer.
다음으로, 비극성 용매에 하기 화학식 5-1의 1,3,5-트리스(브로모메틸)-2,4,6-트리에틸벤젠(TBTB)을 녹여 패시베이션층용 용액을 준비하였다. 이때, 상기 비극성 용매로 톨루엔(Toluene)을 사용하였으며, 용액은 1mg/mL의 농도로 준비하였다.Next, 1,3,5-tris(bromomethyl)-2,4,6-triethylbenzene (TBTB) of the following Chemical Formula 5-1 was dissolved in a non-polar solvent to prepare a solution for a passivation layer. At this time, toluene was used as the non-polar solvent, and the solution was prepared at a concentration of 1 mg/mL.
[화학식 5-1][Formula 5-1]
다음으로, 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 가지는 발광층 상에 상기 패시베이션층용 용액을 스핀 코팅하고 90℃에서 10분간 열처리하여 5nm 두께의 패시베이션층을 형성하였다. Next, the solution for the passivation layer was spin-coated on the light emitting layer having halide perovskite nanocrystal particles, and heat treatment was performed at 90° C. for 10 minutes to form a passivation layer having a thickness of 5 nm.
이후, 상기 TBTB 패시베이션층 상에 50nm 두께의 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠 (TPBI)을 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자 수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자 주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 할라이드 페로브스카이트 발광소자를 제작하였다.Thereafter, 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI) having a thickness of 50 nm was deposited on the TBTB passivation layer at a high vacuum of 1×10 -7 Torr or less. A halide perovskite light emitting device was manufactured by forming an electron transport layer, depositing 1 nm thick LiF thereon to form an electron injection layer, and depositing 100 nm thick aluminum thereon to form a negative electrode.
또한, 당업자는 발광층의 조성을 감안하여 적절한 물질을 패시베이션층으로 이용할 수 있다. 즉, 발광되는 컬러 및 패로브스카이트 조성에 적합하게 TBTB에서 Br을 대체하여 F, Cl 또는 I을 선택적으로 적용할 수 있다. 즉, 본 제조예에서 사용될 수 있는 패시베이션층은 아래의 화학식 5에 따른다.In addition, a person skilled in the art may use an appropriate material as the passivation layer in consideration of the composition of the light emitting layer. That is, F, Cl or I can be selectively applied by substituting Br in TBTB to suit the emitted color and perovskite composition. That is, the passivation layer that can be used in this preparation is according to
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 5에서 X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다.In
<제조예 1-3> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-3> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-1 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
상기 화학식 1-1에서, R1, R3 및 R5는 C2H5이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-1, R 1 , R 3 and R 5 are C 2 H 5 , and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<제조예 1-4> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-4> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-2로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-2 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-2][Formula 1-2]
상기 화학식 1-2에서, R1, R3 및 R5는 C3H7이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-2, R 1 , R 3 and R 5 are C 3 H 7 , and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<제조예 1-5> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-5> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-3으로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-3 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-3][Formula 1-3]
상기 화학식 1-3에서, R1, R3 및 R5는 C4H9이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-3, R 1 , R 3 and R 5 are C 4 H 9 , and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<제조예 1-6> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-6> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-4로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-4 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-4][Formula 1-4]
상기 화학식 1-4에서, R1, R3 및 R5는 페닐기이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-4, R 1 , R 3 and R 5 are a phenyl group, and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<제조예 1-7> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-7> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-5로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-5 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-5][Formula 1-5]
상기 화학식 1-5에서, R1, R3 및 R5는 -C=C, 즉 (C2H3)이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-5, R 1 , R 3 and R 5 are -C=C, that is, (C 2 H 3 ), and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<제조예 1-8> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-8> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-6로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-6 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-6][Formula 1-6]
상기 화학식 1-6에서, R1, R3 및 R5는 *-C=C-C, 즉 C3H5이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-6, R 1 , R 3 and R 5 are *-C=CC, that is, C 3 H 5 , and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<제조예 1-9> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-9> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-7로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-7 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-7][Formula 1-7]
상기 화학식 1-7에서, R1, R3 및 R5는 CH3이고, R2, R4 및 R6는 Br이다.In Formula 1-7, R 1 , R 3 and R 5 are CH 3 , and R 2 , R 4 and R 6 are Br.
<제조예 1-10> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-10> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-8로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-8 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-8][Formula 1-8]
상기 화학식 1-8에서, R1, R3 및 R5는 CH3이고, R2, R4 및 R6는 C2H4Br이다.In Formula 1-8, R 1 , R 3 and R 5 are CH 3 , and R 2 , R 4 and R 6 are C 2 H 4 Br.
<제조예 1-11> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 1-11> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-9로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-9 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-9][Formula 1-9]
상기 화학식 1-9에서, R1, R3 및 R5는 CH3이고, R2, R4 및 R6은 C3H6Br이다.In Formula 1-9, R 1 , R 3 and R 5 are CH 3 , and R 2 , R 4 and R 6 are C 3 H 6 Br.
<제조예 2-1> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 2-1> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)와 PFI를 1:1.5 중량비로 혼합 한 용액을 스핀 코팅한 후, 150℃에서 30분 동안 열처리하여 50nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다.After preparing an ITO substrate (a glass substrate coated with an ITO anode), spin-coating a solution of a conductive material PEDOT:PSS (AI4083 from Heraeus) and PFI in a 1:1.5 weight ratio on the ITO anode was spin-coated, and then at 150°C. A hole injection layer with a thickness of 50 nm was formed by heat treatment for 30 minutes.
상기 정공 주입층 상에 제조예1-1에 따른 할라이드페로브스카이트나노결정입자가 녹아 있는 용액을. 150μl 적하하고 10분 동안 말리는 시간(drying time)을 거친 뒤, 스핀(spin) 코팅하고 90℃에서 10분간 열처리하여 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광층을 형성하였다.A solution in which halide perovskite nanocrystal particles according to Preparation Example 1-1 are dissolved on the hole injection layer. After 150 μl was added dropwise and dried for 10 minutes, spin-coated and heat-treated at 90° C. for 10 minutes to form a halide perovskite nanocrystal particle emission layer.
다음으로, 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자를 가지는 발광층 상에 패시베이션층용 용액을 스핀(spin) 코팅하고 90℃에서 10분간 열처리하여 패시베이션층을 형성하였다. Next, a solution for a passivation layer was spin-coated on the light emitting layer having halide perovskite nanocrystal particles, and heat treatment was performed at 90° C. for 10 minutes to form a passivation layer.
상기 패시베이션층용 용액은 비극성 용매에, 할로겐기를 포함하는 화합물과 유기물을 1 : 1의 몰비로 혼합시켜 준비하였다. 이때, 상기 비극성 용매는 톨루엔(Toluene)이고, 상기 할로겐기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 5-1로 표시되는 화합물인 1,3,5-트리스(브로모메틸)-2,4,6-트리에틸벤젠(TBTB)이며, 상기 유기물은 ,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠{1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBI}이다.The solution for the passivation layer was prepared by mixing a compound containing a halogen group and an organic material in a non-polar solvent in a molar ratio of 1:1. In this case, the nonpolar solvent is toluene, and the compound containing the halogen group is 1,3,5-tris(bromomethyl)-2,4,6-triethyl which is a compound represented by the following Chemical Formula 5-1 benzene (TBTB), and the organic material is ,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene {1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBI} .
[화학식 5-1][Formula 5-1]
[화학식 6][Formula 6]
이때, 상기 화학식 6은 TPBI의 구조식이다.In this case,
이후, 상기 TBTB 패시베이션층 상에 50nm 두께의 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠 (TPBI)을 1×10-7Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자 주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 할라이드 페로브스카이트 발광소자를 제작하였다.Thereafter, 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI) having a thickness of 50 nm was deposited on the TBTB passivation layer at a high vacuum of 1×10 -7 Torr or less. A halide perovskite light emitting device was manufactured by forming an electron transport layer, depositing 1 nm thick LiF thereon to form an electron injection layer, and depositing 100 nm thick aluminum thereon to form a negative electrode.
또한, 당업자는 발광층의 조성을 감안하여 적절한 물질을 패시베이션층으로이용할 수 있다. 즉, 발광되는 컬러 및 패로브스카이트조성에 적합하게 TBTB에서 Br을 대체하여 F, Cl 또는 I을 선택적으로 적용할 수 있다. 즉, 본 제조예에서 사용될 수 있는 패시베이션층은 아래의 화학식 5에 따른다.In addition, those skilled in the art may use an appropriate material as the passivation layer in consideration of the composition of the light emitting layer. That is, F, Cl, or I can be selectively applied by substituting Br in TBTB to suit the emitted color and perovskite composition. That is, the passivation layer that can be used in this preparation is according to
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 5에서 X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다.In
<제조예 2-2> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 2-2> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 2-1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 패시베이션층용 용액의 할로겐기를 포함하는 화합물로 TBMM을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 2-1, but TBMM was used as a compound containing a halogen group in the solution for the passivation layer.
<제조예 2-3> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 2-3> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 2-1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 패시베이션층용 용액의 유기물로 TPBI 대신 폴리머인 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO)를 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 2-1, but polyethylene oxide (PEO), a polymer, was used instead of TPBI as an organic material for the passivation layer solution.
<제조예 2-4> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 2-4> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 2-1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 패시베이션층용 용액의 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물의 몰비를 1 : 0.2으로 하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 2-1, but the molar ratio of the compound and organic material containing the halogen group in the solution for the passivation layer was 1:0.2.
<제조예 2-5> 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조<Preparation Example 2-5> Preparation of a perovskite light emitting device including a passivation layer
제조예 2-1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 패시베이션층용 용액의 할로겐기를 포함하는 화합물 및 유기물의 몰비를 1 : 12으로 하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 2-1, but the molar ratio of the compound and organic material containing a halogen group in the solution for the passivation layer was 1:12.
<비교 제조예 1-1> 패시베이션층이 배제된 페로브스카이트 발광 소자의 제조<Comparative Preparation Example 1-1> Preparation of a perovskite light emitting device excluding passivation layer
ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)와 PFI를 1:1.5 중량비로 혼합 한 용액을 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분 동안 열처리하여 50nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상에 제조예 1에 따른 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자가 녹아있는 용액을 150μl 적하하고 10분 동안 말리는 시간(drying time)을 거친 뒤,미건조 상태의 잔류 용액을 스핀(spin) 코팅하고 90℃에서 10분간 열처리하여 유/무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자 발광층을 형성하였다. After preparing an ITO substrate (a glass substrate coated with an ITO anode), spin coating a solution of a conductive material PEDOT:PSS (AI4083 from Heraeus) and PFI in a 1:1.5 weight ratio on the ITO anode was spin-coated at 150°C. A hole injection layer having a thickness of 50 nm was formed by heat treatment for 30 minutes. 150 μl of the solution in which the halide perovskite nanocrystal particles according to Preparation Example 1 are dissolved according to Preparation Example 1 was added dropwise to 150 μl on the hole injection layer, dried for 10 minutes, and then the remaining solution in an undried state was spin (spin) ) and heat-treated at 90° C. for 10 minutes to form an organic/inorganic hybrid perovskite nanocrystal particle emission layer.
이후, 발광층 상에 50nm 두께의 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠 (TPBI)을 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자 수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자주입층을 형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 할라이드 페로브스카이트 발광소자를 제작하였다.After that, 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI) having a thickness of 50 nm was deposited on the light emitting layer at a high vacuum of 1×10 -7 Torr or less to form an electron transport layer A halide perovskite light emitting device was manufactured by forming a negative electrode by depositing a 1 nm thick LiF thereon to form an electron injection layer, and depositing 100 nm thick aluminum thereon to form a negative electrode.
<비교 제조예 1-2> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 1<Comparative Preparation Example 1-2> Preparation of a perovskite light emitting device comprising another
제조예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 화합물 2,4,6-tris(bromomethyl)mesitylene (TBMM)을 패시베이션층으로 사용하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-2, but the following
<비교 제조예 1-3> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 2<Comparative Preparation Example 1-3> Preparation of a perovskite light emitting device including another
제조예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 화합물 1,3,5-tris(bromomethyl)benzene (TBB)을 패시베이션층으로 사용하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-2, but the following
<비교 제조예 1-4> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 3<Comparative Preparation Example 1-4> Preparation of a perovskite light emitting device comprising another
제조예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 화합물 1,2,4,5-tetrakis(bromomethyl)benzene (TKBB)을 패시베이션층으로 사용하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-2, but the following
<비교 제조예 1-5> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 4<Comparative Preparation Example 1-5> Preparation of a perovskite light emitting device including another
제조예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 화합물 hexakis(bromomethyl)benzene (HBB)을 패시베이션층으로 사용하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1-2, but the following compound hexakis(bromomethyl)benzene (HBB) was used as a passivation layer.
<비교 제조예 1-6> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 5<Comparative Preparation Example 1-6> Preparation of a perovskite light emitting device including another
제조예 2와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 화합물 poly(pentabromophenyl methacrylate)을 패시베이션층으로 사용하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, but the following compound poly(pentabromophenyl methacrylate) was used as a passivation layer.
<비교 제조예 1-7> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 6<Comparative Preparation Example 1-7> Preparation of a perovskite light emitting device including another
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-10으로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-10 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-10][Formula 1-10]
상기 화학식 1-10에서, R1, R3 및 R5는 탄소수가 7인 알킬기이고, R2, R4 및 R6는 CH2Br이다.In Formula 1-10, R 1 , R 3 and R 5 are an alkyl group having 7 carbon atoms, and R 2 , R 4 and R 6 are CH 2 Br.
<비교 제조예 1-8> 다른 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광소자의 제조 7<Comparative Preparation Example 1-8> Preparation of a perovskite light emitting device including another passivation layer 7
제조예 1-2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 발광소자를 제조하되, 상기 화학식 5-1의 화합물을 대신하여 하기 화학식 1-12로 표시되는 화합물을 사용하였다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2, but a compound represented by the following Chemical Formula 1-12 was used instead of the compound of Chemical Formula 5-1.
[화학식 1-12][Formula 1-12]
상기 화학식 1-12에서, R1, R3 및 R5는 CH3이고, R2, R4 및 R6는 C5H10Br이다.In Formula 1-12, R 1 , R 3 and R 5 are CH 3 , and R 2 , R 4 and R 6 are C 5 H 10 Br.
<실험예> 페로브스카이트 발광 소자 특성 측정<Experimental Example> Measurement of perovskite light emitting device characteristics
제조예 1-2 내지 제조예 1-11, 비교제조예 1-1 내지 비교제조예 1-8, 제조예 2-1 내지 제조예 2-5 에서 제조한 페로브스카이트 발광소자를 다음과 같은 방법으로 특성을 측정하여 하기 표 1 내지 표 5 에 결과값을 나타내었다.The perovskite light emitting devices prepared in Preparation Examples 1-2 to Preparation 1-11, Comparative Preparation Examples 1-1 to Comparative Preparation Examples 1-8, Preparation Examples 2-1 to Preparation Examples 2-5 were prepared as follows. The properties were measured by the method, and the results are shown in Tables 1 to 5 below.
(1) 외부양자효율(EQE) 측정(1) External quantum efficiency (EQE) measurement
발광소자에 전극을 연결하고 정전전압방식(constant voltage mode)으로 일정 간격으로 전압을 증가시킴에 따라 소자에서 발생하는 빛을 분광 방사 측정기(Spectroradiometer; cs-2000)장비를 통해 분석하고 각도에 따른 전기발광 세기 분포 (Angle-dependent electroluminescence intensity profile)을 측정하여 외부양자효율(%)를 측정하였다. By connecting an electrode to the light emitting device and increasing the voltage at regular intervals in a constant voltage mode, the light generated from the device is analyzed through the Spectroradiometer (cs-2000) equipment, and the electricity according to the angle is analyzed. The external quantum efficiency (%) was measured by measuring an angle-dependent electroluminescence intensity profile.
(2) 전류밀도의 측정(2) Measurement of current density
발광소자에 전극을 연결하고 정전전압방식(constant voltage mode)으로 일정 간격으로 전압을 증가시킴에 따라 흐르는 전류를 소스미터(Source measure unit; keithley 2400)를 통해 측정하고 이를 발광 면적의 크기로 나누어 발광 소자의 전류밀도를 측정하였다.By connecting an electrode to the light emitting device and increasing the voltage at regular intervals in a constant voltage mode, the current flowing through the source measure unit (keithley 2400) is measured through a source measure unit (keithley 2400) and divided by the size of the light emitting area to emit light. The current density of the device was measured.
1-2production example
1-2
1-3production example
1-3
1-4production example
1-4
1-5production example
1-5
1-6production example
1-6
1-7production example
1-7
1-8production example
1-8
1-9production example
1-9
1-10production example
1-10
1-11production example
1-11
1-1Comparative Preparation Example
1-1
1-2Comparative Preparation Example
1-2
1-3Comparative Preparation Example
1-3
1-4Comparative Preparation Example
1-4
1-5Comparative Preparation Example
1-5
1-6Comparative Preparation Example
1-6
1-7Comparative Preparation Example
1-7
1-8Comparative Preparation Example
1-8
2-1production example
2-1
2-2production example
2-2
2-3production example
2-3
2-4production example
2-4
2-5production example
2-5
상기 표 1 내지 표 5를 살펴보면, 제조예 1-2 내지 제조예 1-11에서 제조된 페로브스카이트 발광소자가 비교제조예 1-1 내지 비교제조예 1-8 보다 발광소자 외부양자효율 및 전류밀도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.Looking at Tables 1 to 5, the perovskite light emitting devices prepared in Preparation Examples 1-2 to 1-11 have light emitting device external quantum efficiency and higher than Comparative Preparation Examples 1-1 to 1-8. It was confirmed that the current density was excellent.
보다 구체적으로는, 비교제조예 1-2(TBMM), 비교제조예 1-3(TBB)는 TBTB에 비해 전류밀도가 감소하는 것을 확인할 수 있었는데, 이는 분자의 할라이드가 치환된 탄소와 인접한 탄소에 치환된 치환기의 길이가 짧아짐에 따라 박막내에서 패시베이션 분자들의 배열이 불균일해지게 되고, 이로 인해 페로브스카이트 표면 결함을 치유하는 것 대비 페로브스카이트 결정 내로 전자의 주입을 방해하여 소자의 발광효율을 감소시켰기 때문인 것으로 예측된다.More specifically, in Comparative Preparation Example 1-2 (TBMM) and Comparative Preparation Example 1-3 (TBB), it was confirmed that the current density was decreased compared to TBTB, which was found that the halide of the molecule was on the substituted carbon and adjacent carbon. As the length of the substituted substituents becomes shorter, the arrangement of passivation molecules in the thin film becomes non-uniform, which prevents the injection of electrons into the perovskite crystal compared to repairing the perovskite surface defects and causes the device to emit light This is expected to be due to the reduced efficiency.
제조예 1-3내지 제조예 1-5은 비교제조예들에 비해 전류밀도와 소자의 외부양자효율은 높으나, 제조예 1-2(TBTB)와 비교했을 때는 할라이드가 치환된 탄소와 인접한 탄소에 치환된 치환기의 길이가 길어짐에 따라 전류밀도가 점차 감소하고 발광소자의 외부양자효율도 점차 감소함을 확인할 수 있다. 더 나아가 비교제조예 1-7과 같이 탄소의 길이가 일정 이상 길어지는 경우, 박막 내의 패시베이션 분자의 배열이 불균일해져 전류밀도와 소자 효율이 급감함을 확인할 수 있다.Preparation Examples 1-3 to Preparation Examples 1-5 have higher current density and external quantum efficiency of the device than Comparative Preparation Examples, but compared to Preparation Example 1-2 (TBTB), the halide-substituted carbon and adjacent carbon As the length of the substituted substituent increases, it can be seen that the current density is gradually decreased and the external quantum efficiency of the light emitting device is also gradually decreased. Furthermore, as in Comparative Preparation Example 1-7, when the length of carbon is increased by more than a certain amount, it can be confirmed that the arrangement of passivation molecules in the thin film becomes non-uniform, so that the current density and device efficiency decrease sharply.
제조예 1-6은 비교제조들에 비해 전류밀도와 소자의 외부양자효율은 높으나, 할라이드가 치환된 탄소와 인접한 탄소에 치환된 치환기의 부피가 제조예 1-2(TBTB)에 비해 큼에 따라 박막 내의 패시베이션 분자의 배열이 상대적으로 불균일하여, 전류밀도가 점차 감소하고 발광소자의 외부양자효율도 감소함을 확인할 수 있다.In Preparation Example 1-6, the current density and external quantum efficiency of the device were higher than those of Comparative Preparations, but the volume of the substituent substituted on the halide-substituted carbon and the adjacent carbon was larger than that of Preparation Example 1-2 (TBTB). It can be seen that the arrangement of the passivation molecules in the thin film is relatively non-uniform, so that the current density gradually decreases and the external quantum efficiency of the light emitting device also decreases.
제조예 1-7 내지 제조예 1-8은 이중결합, 삼중결합과 같은 불포화결합을 포함한 불포화화합물로 비교제조예들에 비해 높은 전류밀도와 소자의 외부양자효율을 가지며 특별히 불포화 결합의 존재로 인해 전류밀도가 크게 향상됨을 확인할 수 있다.Preparation Examples 1-7 to Preparation Examples 1-8 are unsaturated compounds containing unsaturated bonds such as double bonds and triple bonds, and have higher current density and external quantum efficiency of the device compared to Comparative Preparation Examples, especially due to the presence of unsaturated bonds It can be seen that the current density is greatly improved.
제조예 1-9 내지 제조예 1-11은은 할라이드가 포함된 치환기의 길이가 다른 화합물로서 비교제조예들에 비해 높은 전류밀도와 소자의 외부양자효율을 가짐을 확인할 수 있다. 다만 비교제조예 1-8과 같이 치환기의 길이가 일정길이 이상으로 길어지는 경우, 박막 내의 패시베이션 분자의 배열이 불균일해져 전류밀도와 소자 효율이 급감함을 확인할 수 있다. Preparation Examples 1-9 to Preparation Examples 1-11 are compounds having different lengths of substituents including silver halide, and it can be confirmed that they have higher current density and external quantum efficiency of the device compared to Comparative Preparation Examples. However, as in Comparative Preparation Example 1-8, when the length of the substituent is longer than a certain length, the arrangement of the passivation molecules in the thin film becomes non-uniform, and it can be seen that the current density and device efficiency are sharply decreased.
한편, 상기 표 5를 살펴보면, 화합물과 유기물을 혼합한 혼합물을 패시베이션층에 적용한 제조예 2-1은 전류밀도와 소자 외부양자효율이 우수한 것을 확인할 수 있는데, 이는 패시베이션 물질이 페로브스카이트의 결함을 치유함과 동시에, 전자주입층 물질인 TPBI가 페로브스카이트층으로 전자의 주입을 촉진시킴에 따라 발광효율과 전류밀도를 향상시켰기 때문인 것으로 판단된다.On the other hand, looking at Table 5, it can be seen that Preparation Example 2-1, in which a mixture of a compound and an organic material is applied to the passivation layer, has excellent current density and external quantum efficiency of the device, which means that the passivation material is a defect of the perovskite. It is believed that this is because TPBI, an electron injection layer material, improves the luminous efficiency and current density by promoting electron injection into the perovskite layer.
또한, 유기물로 폴리머를 사용한 제조예 2-3은 TBTB만을 사용한 제조예 1-2와 비교했을 때 전류밀도는 감소하지만 외부양자효율이 증가한 것을 확인할 수 있는데, 이는 고분자층이 전자의 주입을 방해하지만 TBTB와 함게 페로브스카이트 결함을 치유하는 효과를 가지고 있기 때문인 것으로 예측되었다.In addition, in Preparation Example 2-3 using a polymer as an organic material, compared with Preparation Example 1-2 using only TBTB, it can be seen that the current density is decreased but the external quantum efficiency is increased, which is that the polymer layer interferes with electron injection, but It was predicted that this is because it has the effect of healing perovskite defects together with TBTB.
또한, 할로겐기를 가지는 화합물 및 유기물의 몰비가 1 : 0.7 ~1.4를 벗어나는 제조예 2-4 ~ 제조예 2-5는, 1 : 1로 혼합시킨 제조예 2-1과 비교했을 때 다소 불량한 성능을 보임을 확인할 수 있었다.In addition, Preparation Examples 2-4 to Preparation 2-5, in which the molar ratio of the compound having a halogen group and the organic material are out of 1: 0.7 to 1.4, showed somewhat poor performance compared to Preparation Example 2-1, which was mixed at 1:1. visibility could be confirmed.
구체적으로는, 몰비가 1 : 0.7 미만인 제조예 2-4는 전류밀도는 다소 상승하지만 발광소자의 외부양자효율은 감소하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 전자수송층 물질인 TPBI의 함량이 일정 이하로 첨가됨에 따라 전자 주입 촉진 효과는 미비해지는 반면 TBTB의 균일한 도포를 방해하는 역효과가 발생하였기 때문인 것으로 판단된다.Specifically, in Preparation Example 2-4, wherein the molar ratio is less than 1: 0.7, it can be seen that the current density is slightly increased, but the external quantum efficiency of the light emitting device is decreased. Accordingly, it is considered that the effect of promoting electron injection was insignificant, but had an adverse effect that prevented the uniform application of TBTB.
또한, 몰비가 1 : 1.4를 초과하는 제조예 2-5는 전류밀도는 크게 향상되지만 발광소자의 외부양자효율은 감소하는 것을 확인할 수 있었는데, 이는 전자수송층 물질인 TPBI 가전자의 주입을 도와주지만 상대적으로 크기가 큰 TPBI 분자가 TBTB 의 균일한 도포를 방해하여 페로브스카이트의 결함 치유를 충분히 진행하지 못하게 하여 소자의 발광효율을 감소시키는 문제가 발생하였기 때문으로 예측된다.In addition, in Preparation Example 2-5, in which the molar ratio exceeds 1:1.4, it was confirmed that the current density was greatly improved but the external quantum efficiency of the light emitting device was decreased, which helps the injection of the TPBI valence electron transport layer material, but relatively It is predicted that this is because the large TPBI molecule interferes with the uniform application of TBTB, which prevents sufficient perovskite defect healing, thereby reducing the luminous efficiency of the device.
<측정예 1> 페로브스카이트 박막 상에 패시베이션층 형성 유무에 따른 외부양자효율-전압 특성 측정<Measurement Example 1> Measurement of external quantum efficiency-voltage characteristics according to whether or not a passivation layer is formed on the perovskite thin film
제조예 1-2에서 제작된 발광 소자와 비교 제조예 1-1에 의해 제작된 발광 소자의 외부양자효율-전압 특성을 측정한다.External quantum efficiency-voltage characteristics of the light emitting device manufactured in Preparation Example 1-2 and the light emitting device manufactured by Comparative Preparation Example 1-1 were measured.
도 13은 본 발명의 측정예 1에 따른 외부양자효율을 도시한 그래프이다.13 is a graph showing the external quantum efficiency according to Measurement Example 1 of the present invention.
도 13을 참조하면, 발광층 상부에 TBTB를 이용한 패시베이션층이 형성된 제조예 1-2의 발광 소자는 패시베이션층이 형성되지 않은 동일 구조의 비교 제조예 1-1의 발광 소자에 비해 높은 외부양자효율을 나타낸다. 즉, TBTB를 이용한 패시베이션층이 형성된 경우, 외부양자효율 EQE의 최대치가 25.56%임에 반해, 패시베이션층이 개입되지 않은 경우, 외부양자효율 EQE의 최대치는 21.65%에 머무르고 있다. 즉, 본 발명의 패시베이션층의 도입에 의해 외부양자효율은 1.18배 증가함이 확인된다.13, the light emitting device of Preparation Example 1-2 in which a passivation layer using TBTB is formed on the light emitting layer has high external quantum efficiency compared to the light emitting device of Comparative Preparation Example 1-1 of the same structure in which the passivation layer is not formed. indicates. That is, when the passivation layer using TBTB is formed, the maximum value of the external quantum efficiency EQE is 25.56%, whereas when the passivation layer is not intervened, the maximum value of the external quantum efficiency EQE remains at 21.65%. That is, it is confirmed that the external quantum efficiency is increased by 1.18 times by the introduction of the passivation layer of the present invention.
이로부터 상기 TBTB를 이용하는 패시베이션층은 페로브스카이트 발광층의 결함(defect)을 안정화시킴으로써 패시베이션층으로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.From this, it can be seen that the passivation layer using the TBTB can be usefully used as a passivation layer by stabilizing the defects of the perovskite light emitting layer.
<측정예 2> 페로브스카이트 박막 상에 패시베이션층 형성 유무에 따른 정전용량-온도 특성 측정<Measurement Example 2> Measurement of capacitance-temperature characteristics according to whether or not a passivation layer is formed on a perovskite thin film
페로브스카이트 발광층 상에 TBTB를 포함하는 패시베이션층의 형성 유무에 따른 발광소자의 결함 농도(defectdensity)의 변화를 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. The following experiment was performed to investigate the change in defect density of the light emitting device according to the presence or absence of the formation of a passivation layer including TBTB on the perovskite light emitting layer.
구체적으로, 제조예 2에서 제작된 발광 소자와 비교 제조예 1-1의 발광 소자의 정전용량(capacitance)-온도 특성을 측정한다.Specifically, capacitance-temperature characteristics of the light emitting device manufactured in Preparation Example 2 and the light emitting device of Comparative Preparation Example 1-1 were measured.
도 14는 본 발명의 측정예 2에 따른 발광 소자들의 정전용량-온도 특성을 도시한 그래프이다.14 is a graph illustrating capacitance-temperature characteristics of light emitting devices according to Measurement Example 2 of the present invention.
도 14를 참조하면, 제조예 1-2의 발광 소자는 정전용량 피크가 감소하는 것으로 나타났다. 이로부터 TBTB를 이용한 패시베이션층이 페로브스카이트 발광층의 결함(defect)을 안정화시킴을 나타낸다. 즉, 발광층의 결함이 적을수록 정전 용량 그래프의 피크의 강도는 감소하며, 200K 내지 300K 영역에서 피크의 강도가 감소됨이 확인된다. 이는 아래의 표 6을 통해 확인된다.Referring to FIG. 14 , in the light emitting device of Preparation Example 1-2, the capacitance peak was decreased. This indicates that the passivation layer using TBTB stabilizes the defects of the perovskite light emitting layer. That is, as the number of defects in the light emitting layer decreases, the intensity of the peak of the capacitance graph decreases, and it is confirmed that the intensity of the peak in the 200K to 300K region is reduced. This is confirmed through Table 6 below.
상기 표 6에서 심층 과도 분광법(deep-level transient sectroscopy)을 통해 발광층의 결함 농도가 계산된다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이 TBTB를 이용한 패시베이션층에 의해 발광층이 결함농도(defect density)가 감소된 것이 확인된다.In Table 6, the defect concentration of the light emitting layer is calculated through deep-level transient sectroscopy. As shown in Table 1, it is confirmed that the defect density of the light emitting layer is reduced by the passivation layer using TBTB.
<측정예 3> 페로브스카이트 박막 상에 패시베이션층 형성 유무에 따른 외부양자효율/전기 효율-전압 특성의 측정<Measurement Example 3> Measurement of external quantum efficiency/electrical efficiency-voltage characteristics according to whether or not a passivation layer is formed on the perovskite thin film
제조예 1-2에서 제작된 발광 소자와 비교제조예 1-2 및 1-3의 발광 소자들에 대해 외부양자효율-전압 특성 및 전기 효율-전압 특성이 측정된다.External quantum efficiency-voltage characteristics and electrical efficiency-voltage characteristics were measured for the light emitting devices manufactured in Preparation Example 1-2 and the light emitting devices of Comparative Preparation Examples 1-2 and 1-3.
도 15는 본 발명의 측정예 3에 따른 외부양자효율-전압 특성 및 전기 효율-전압 특성을 도시한 그래프들이다.15 is a graph illustrating an external quantum efficiency-voltage characteristic and an electrical efficiency-voltage characteristic according to Measurement Example 3 of the present invention.
도 15a는 외부양자효율-전압 특성을 도시한다. 발광층 상부에 TBTB를 이용한 패시베이션층이 형성되면, 다른 종류의 패시베이션층을 이용하는 발광 소자에 비해 높은 외부양자효율을 가짐을 알 수 있다. 15A shows an external quantum efficiency-voltage characteristic. When the passivation layer using TBTB is formed on the light emitting layer, it can be seen that the external quantum efficiency is higher than that of a light emitting device using other types of passivation layers.
또한, 도 15b는 전기 효율-전압 특성을 도시한다. 발광층 상부에 TBTB를 이용한 패시베이션층이 형성되면, 다른 종류의 패시베이션층을 이용하는 발광 소자에 비해 높은 전기 효율을 가짐을 알 수 있다.15B also shows the electrical efficiency-voltage characteristic. When the passivation layer using TBTB is formed on the light emitting layer, it can be seen that it has high electrical efficiency compared to the light emitting device using other types of passivation layers.
상기 도 15a 및 도 15b에 개시된 그래프를 정리하면, TBTB를 패시베이션층이 적용된 발광 소자는 최대 25.56%의 외부양자효율과 최대 110.23 cd/A의 전기 효율(current efficiency)을 나타냄에 반해, TBMM을 패시베이션층으로 사용하는 비교 제조예 1-2의 발광 소자는 최대 22.56%의 외부양자효율과 최대 96.95 cd/A의 전기 효율을 나타낸다. 또한, TBB를 패시베이션층으로 사용하는 비교 제조예 1-3의 발광 소자는 최대 20.23%의 외부양자효율과 최대 86.3 cd/A의 전기 효율을 나타낸다.15A and 15B, the light emitting device to which the TBTB passivation layer is applied exhibits a maximum external quantum efficiency of 25.56% and a maximum current efficiency of 110.23 cd/A, whereas the TBMM is passivated. The light emitting device of Comparative Preparation Example 1-2 used as a layer exhibits an external quantum efficiency of up to 22.56% and an electrical efficiency of up to 96.95 cd/A. In addition, the light emitting device of Comparative Preparation Examples 1-3 using TBB as a passivation layer exhibits an external quantum efficiency of up to 20.23% and an electrical efficiency of up to 86.3 cd/A.
즉, 동일 구조에서 외부양자효율과 전기 효율이 상승은 발광층이 결함이 감소되고, 구조적 안정성이 확보된 것에 기인한다. 즉, 동일 두께 및 동일 재질을 가지는 발광층에서의 특성의 변화는 발광층 내의 결함 감소와 직접 관련된다.That is, the increase in external quantum efficiency and electrical efficiency in the same structure is due to the reduction of defects in the light emitting layer and the securing of structural stability. That is, the change in properties in the light emitting layer having the same thickness and the same material is directly related to the reduction of defects in the light emitting layer.
<측정예 4> 페로브스카이트 박막 형성시 용액의 유지시간(waiting time)에 따른 특성의 측정<Measurement Example 4> Measurement of properties according to the waiting time of a solution when forming a perovskite thin film
상기 제조예 1-2에서 페로브스카이트 발광층의 형성을 위해 페로브스카이트 나노결정입자가 용해된 용액을 적하하고, 10분간 유지시간을 부여하여 건조하는 공정이 개시된다. For the formation of the perovskite light emitting layer in Preparation Example 1-2, a solution in which perovskite nanocrystal particles are dissolved is added dropwise, and the drying process is started by giving a holding time for 10 minutes.
다만, 상기 제조예 1-2에서 부여되는 유지시간 10분은 하나의 일 제조예에 해당하는 것이며, 1분 내지 50분의 유지시간이 부여됨이 바람직하다. 구체적으로 1 분, 2분, 3분, 4분, 5분, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분, 11분, 12분, 13분, 14분, 15분, 20분, 30분, 40분, 50분일 수 있다. 박막 두께가 유지시간에 따라서 달라지는데 박막형성시의 글로브박스 및 대기의 온도와 습도에 따라서 조건이 달라지게 된다. 유지시간의 부여에 의해 발광층으로 작용하는 페로브스카이트 박막은 더욱 치밀해지고 높은 광특성을 얻을 수 있다. 다만, 유지시간이 1분 미만이면 하부의 나노결정입자의 정렬 또는 하부 막질 상의 고정이 원활하지 못해 치밀한 박막을 얻을 수 없다. 또한, 유지시간이 50분을 상회하면, 공정 시간이 길어지고 용매의 증발에 따라 스핀 코팅에 의한 박막의 균일도를 얻기 힘들다. 바람직하게는 2분이상 15분 이하의 시간이 통상의 공정에서 사용될 수 있다. 유지시간을 길게 두게 되면 또한 리간드가 상부로 더 올라가는 (Floating)이 되어서 표면의 결함들이 더 제어될 수 있다. 또한 리간드가 절연체로 작용할 수 있기 때문에 이 추가적인 리간드는 용매만을 스핀코팅해서 상부에 올라온 리간드만을 제거하는 공정을 추가로 사용할 수 있다. 이 공정을 리간드제거 공정(Ligand Removal Process)이라고 한다.However, the holding time of 10 minutes provided in Preparation Example 1-2 corresponds to one manufacturing example, and it is preferable that a holding time of 1 minute to 50 minutes is provided. Specifically, 1 minute, 2 minutes, 3 minutes, 4 minutes, 5 minutes, 6 minutes, 7 minutes, 8 minutes, 9 minutes, 10 minutes, 11 minutes, 12 minutes, 13 minutes, 14 minutes, 15 minutes, 20 minutes, It can be 30 minutes, 40 minutes, 50 minutes. The thickness of the thin film varies depending on the holding time, and the conditions vary depending on the temperature and humidity of the glove box and the atmosphere when the thin film is formed. By providing the holding time, the perovskite thin film acting as the light emitting layer becomes more dense and high optical properties can be obtained. However, if the holding time is less than 1 minute, the alignment of the lower nanocrystal particles or fixing on the lower film quality is not smooth, so that a dense thin film cannot be obtained. In addition, if the holding time exceeds 50 minutes, the process time is long and it is difficult to obtain uniformity of the thin film by spin coating according to evaporation of the solvent. Preferably, a time of 2 minutes or more and 15 minutes or less may be used in a conventional process. If the holding time is left longer, the ligand will float further upward, so that defects on the surface can be more controlled. In addition, since the ligand can act as an insulator, a process of removing only the ligand on top of this additional ligand by spin-coating only a solvent can be additionally used. This process is called the Ligand Removal Process.
본 제조예에서는 유지시간은 10분 부여된다. 10분간의 유지시간 이 부여된다 하더라도, 분사적하된 용액이 모두 건조되지 않으며, 미건조된 용액은 스피닝(spinning)을 통해 코팅된다.In this preparation example, the holding time is given for 10 minutes. Even if a holding time of 10 minutes is given, not all of the sprayed and dripped solution is dried, and the undried solution is coated through spinning.
도 16은 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간을 부여하여 페로브스카이트 발광층을 형성하는 모식도이다.16 is a schematic diagram of forming a perovskite light emitting layer by giving a holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
도 16를 참조하면, 페로브스카이트 나노결정입자가 용해된 용액은 기판 또는 다른 기능성 막질 상에 적하 된다. Referring to FIG. 16 , a solution in which perovskite nanocrystal particles are dissolved is dropped onto a substrate or other functional film.
또한, 적하된 용액이 하부 기판 (전극 혹은 정공주입층)위에 용액 상태로 있을 때 스핀 코팅이 즉시 수행되지 않고, 유지시간이 부여된다. 유지시간이 부여되면 용매는 일부 증발하고, 기판 또는 다른 막질과 접하는 면에서는 페로브스카이트 나노결정입자가 고정화된다. 이후에 상부에 잔류하는 용액에 대해 스핀 코팅이 수행되면, 균일한 두께를 가지는 발광층이 형성될 수 있다.In addition, when the dropped solution is in a solution state on the lower substrate (electrode or hole injection layer), spin coating is not performed immediately, and a holding time is given. When the holding time is given, the solvent partially evaporates, and the perovskite nanocrystal particles are immobilized on the surface in contact with the substrate or other film quality. Thereafter, when spin coating is performed on the solution remaining thereon, a light emitting layer having a uniform thickness may be formed.
도 17은 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간에 따른 페로브스카이트 발광층의 SEM 이미지이다.17 is an SEM image of the perovskite light emitting layer according to the holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
도 17a를 참조하면, 용액의 도입 후 유지시간 (Waiting time) 이 부여되지 않고 즉시 스핀코팅이 수행된 막질에서는 입자들 사이의 인력에 의한 응집 현상이 발생된다. 즉, 치밀하고 균일한 막질을 얻을 수 없음이 확인된다. 반면, 도 17b를 참조하면, 일정 시간 이상의 유지시간을 가진 페로브스카이트 발광층이 도 17a에 개시된 유지시간을 가지지 않은 발광층에 비해 박막의 밀집도가 높아지는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 17A , aggregation phenomenon due to attraction between particles occurs in the film quality immediately spin-coated without being given a waiting time after introduction of the solution. That is, it is confirmed that a dense and uniform film quality cannot be obtained. On the other hand, referring to FIG. 17B , it was found that the density of the thin film was increased in the perovskite light emitting layer having a holding time of a predetermined time or longer compared to the light emitting layer having no holding time as shown in FIG. 17A .
이로부터 상기 코팅 전 유지시간은 페로브스카이트 박막의 밀집도를 향상시킴으로서 발광효율을 높이고, 고성능의 발광층을 형성할 수 있는 방법으로 유용하게 사용될 수 있음이 확인된다.From this, it is confirmed that the holding time before coating can be usefully used as a method to increase the luminous efficiency by improving the density of the perovskite thin film, and to form a high-performance light emitting layer.
도 18은 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간에 따른 페로브스카이트 발광층의 광발광 및 흡광도 그래프이다.18 is a graph showing the light emission and absorbance of the perovskite light emitting layer according to the holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
도 18을 참조하면, 일정 시간 이상의 유지시간을 가진 페로브스카이트 발광층은 유지시간을 가지지 않은 발광층에 비해 박막의 광발광과 흡광도가 높아지는 것으로 나타났다. 즉, 유지시간이 부여되지 않은 제조예 1-2의 발광 소자와 10분의 유지시간이 부여된 제조예 1-2의 발광 소자의 광발광 특성 및 흡광도에서는 큰 차이가 나타난다. 광발광(photoluminescence, PL로 표시)의 피크는 동일하게 534 nm에서 나타난다. 다만, 강도는 10분의 유지시간이 부여된 샘플에서는 22.33 a.u.로 그렇치 않은 경우의 1.95 a.u.에 비해 약 11.5배가 증가된 것이 확인된다. 또한, 흡광도의 강도는 400nm 기준으로 0.123 a.u.에서 0.179 a.u.로 약 1.5배 증가된 것이 확인된다.Referring to FIG. 18 , it was found that the perovskite light emitting layer having a holding time of a predetermined time or longer had higher light emission and absorbance of the thin film compared to the light emitting layer having no holding time. That is, there is a large difference in photoluminescence characteristics and absorbance of the light emitting device of Preparation Example 1-2 to which a holding time is not provided and the light emitting device of Preparation Example 1-2 to which a holding time of 10 minutes is provided. The peak of photoluminescence (indicated by PL) appears at 534 nm as well. However, it is confirmed that the strength is 22.33 a.u. in the sample with a holding time of 10 minutes, which is approximately 11.5 times higher than that of 1.95 a.u. in the case of not. In addition, it is confirmed that the absorbance intensity is increased by about 1.5 times from 0.123 a.u. to 0.179 a.u. at 400 nm.
이로부터 상기 코팅 전 유지시간은 페로브스카이트 박막의 밀집도를 향상시키고 광 특성을 향상시켜 고성능의 발광층을 형성할 수 있는 방법으로 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다. From this, it was confirmed that the holding time before coating can be usefully used as a method for forming a high-performance light emitting layer by improving the density of the perovskite thin film and improving optical properties.
도 19는 본 발명의 측정예 4에 따라 유지시간에 따른 페로브스카이트 발광층의 전기 효율을 측정한 그래프이다.19 is a graph measuring the electrical efficiency of the perovskite light emitting layer according to the holding time according to Measurement Example 4 of the present invention.
도 19a를 참조하면, 일정 시간 이상의 유지시간을 가진 페로브스카이트 박막이 유지시간을 가지지 않은 박막에 비해 소자의 전기효율이 높아지는 것으로 나타났다. 즉, 10분의 유지시간이 적용된 경우, 최대 49.6 cd/A의 전기효율을 보이며, 이는 그렇지 않은 경우의 37.4 cd/A의 최대 전기효율에 비해 매우 높은 수치를 나타낸다.Referring to FIG. 19A , it was found that the perovskite thin film having a holding time of more than a certain time increased the electrical efficiency of the device compared to the thin film having no holding time. That is, when the holding time of 10 minutes is applied, the maximum electric efficiency is 49.6 cd/A, which is very high compared to the maximum electric efficiency of 37.4 cd/A in the case where it is not.
또한, 도 19b를 참조하면, 상기 제조예 1-2에 개시된 바에 따라 유지시간이 부여되지 않은 복수개의 샘플과 유지시간 10분이 부여된 복수개의 샘플의 전기효율이 비교된다. 유지시간이 부여된 샘플은 그렇치 않은 샘플에 비해 전기효율의 상승이 확인된다.In addition, referring to FIG. 19B , as disclosed in Preparation Example 1-2, the electrical efficiencies of a plurality of samples to which a holding time is not provided and a plurality of samples to which a holding time of 10 minutes are applied are compared. The increase in electrical efficiency is confirmed for the sample to which the holding time is given compared to the sample to which it is not.
이로부터 상기 스핀 코팅 전 유지시간은 페로브스카이트 박막의 밀집도를 향상시키고 전하 운반체(charge carrier)의 누출경로를 막음으로써 고성능의 발광층을 형성할 수 있는 방법으로 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다. From this, it was confirmed that the holding time before spin coating can be usefully used as a method for forming a high-performance light emitting layer by improving the density of the perovskite thin film and blocking the leakage path of charge carriers.
<제조예 3> 유기리간드 제거공정을 이용하고, 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조<Preparation Example 3> Using an organic ligand removal process, manufacturing a perovskite light emitting device including a passivation layer
상기 제조예 1-2와 동일 공정으로 페로브스카이트 발광 소자가 제조된다. 다만, 페로브스카이트 발광층의 형성시, 10분의 유지시간이 부여되고 스핀 코팅이 수행된 다음, 스핀 코팅이 수행된 박박 상에 톨루엔 0.7 ml가 분사 및 스핀 코팅된다. 이후에는 제조예 1-2와 동일하게 90℃에서 열처리가 수행되어 페로브스카이트 발광층이 형성된다.A perovskite light emitting device was manufactured in the same process as in Preparation Example 1-2. However, when the perovskite light emitting layer is formed, a holding time of 10 minutes is given and spin coating is performed, and then 0.7 ml of toluene is sprayed and spin coated on the thin foil on which spin coating has been performed. Thereafter, heat treatment is performed at 90° C. in the same manner as in Preparation Example 1-2 to form a perovskite light emitting layer.
도 20은 본 발명의 제조예 3에 따른 리간드 제거 공정을 설명하기 위한 모식도이다.20 is a schematic diagram for explaining the ligand removal process according to Preparation Example 3 of the present invention.
페로브스카이트 나노결정입자 용액 중에는 계면활성제에 기인한 유기리간드가 용액 내에 분포된다. 유기리간드는 나노결정입자 표면과 결합하여 결정입자들 사이의 응집을 방지한다. 다만, 나노결정입자 표면과 결합되지 않은 유기리간드는 용액 내에 부유한다. 이는 톨루엔을 통해 제거한다.In the perovskite nanocrystal particle solution, the organic ligand resulting from the surfactant is distributed in the solution. The organic ligand binds to the surface of the nanocrystal grains and prevents aggregation between the grains. However, organic ligands that are not bound to the surface of the nanocrystal particles are suspended in the solution. It is removed via toluene.
<측정예 5> 유기리간드 제거 공정 유무에 따른 페로브스카이트 발광 소자 특성의 측정<Measurement Example 5> Measurement of characteristics of perovskite light emitting device according to the presence or absence of organic ligand removal process
본 측정예에서는 제조예 1-2의 발광 소자와 제조예 3의 발광 소자가 비교된다.In this measurement example, the light emitting device of Preparation Example 1-2 and the light emitting device of Preparation Example 3 are compared.
도 21은 본 발명의 측정예 5에 따른 발광 소자들에서 페로브스카이트 발광층의 FTIR 데이터를 도시한 그래프이다.21 is a graph showing FTIR data of a perovskite light emitting layer in light emitting devices according to Measurement Example 5 of the present invention.
도 21을 참조하면, 유기리간드에 해당하는 올레산에 해당하는 피크는 유기리간드 제거 공정이 적용된 제조예 3의 샘플에서는 크게 감소된 것이 확인된다. 이를 통해, 박막의 두께의 감소 뿐 아니라 과잉의 유기리간드에 기인한 부작용이 해소되며, 전하의 주입 동작이 원활해지고, 효율의 향상이 이루어짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 21 , it is confirmed that the peak corresponding to oleic acid corresponding to the organic ligand is greatly reduced in the sample of Preparation Example 3 to which the organic ligand removal process is applied. Through this, it can be confirmed that not only the thickness of the thin film is reduced, but also the side effects caused by the excess organic ligand are eliminated, the charge injection operation becomes smooth, and the efficiency is improved.
도 22는 본 발명의 측정예 5에 따른 발광 소자들의 전류밀도를 도시한 그래프이다.22 is a graph illustrating current densities of light emitting devices according to Measurement Example 5 of the present invention.
도 22를 참조하면, 제조예 3의 발광 소자가 제조예 1-2의 발광 소자에 비해 높은 전류밀도를 가지는 것이 확인된다. 이는 용액 내에 부유하는 유기리간드에 의해 일종의 절연효과 또는 전하이동의 방해 동작이 해소되고, 발광 소자의 성능이 향상됨이 확인된다.Referring to FIG. 22 , it is confirmed that the light emitting device of Preparation Example 3 has a higher current density than the light emitting device of Preparation Example 1-2. It is confirmed that a kind of insulating effect or an obstruction of charge transfer is resolved by the organic ligand floating in the solution, and the performance of the light emitting device is improved.
도 23는 본 발명의 측정예 5에 따른 발광 소자들의 전기효율 및 휘도를 도시한 그래프이다.23 is a graph illustrating electrical efficiency and luminance of light emitting devices according to Measurement Example 5 of the present invention.
도 23을 참조하면, 제조예 3의 발광 소자는 최대 75.1 cd/A의 전기효율을 나타내고, 제조예 1-2의 발광 소자는 최대 49.6 cd/A의 전기효율을 나타낸다. 또한, 제조예 3의 발광 소자는 최대 18,709 cd/m2의 휘도를 나타내며, 제조예 1-2의 발광 소자는 최대 971 cd/m2의 휘도를 나타낸다. 즉, 유기리간드 제거 공정이 수행된 발광 소자는 페로브스카이트와 결합되지 않고, 박막 내에 잔류하는 유리리간드가 충분히 제거되어 높은 전기효율 및 휘도 특성을 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIG. 23 , the light emitting device of Preparation Example 3 exhibits an electrical efficiency of up to 75.1 cd/A, and the light emitting device of Preparation Example 1-2 exhibits an electrical efficiency of up to 49.6 cd/A. In addition, the light emitting device of Preparation Example 3 exhibits a maximum luminance of 18,709 cd/
<제조예 4> 바 코팅을 이용한 패시베이션층을 포함하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조<Preparation Example 4> Preparation of a perovskite light emitting device comprising a passivation layer using a bar coating
ITO 기판(ITO 양극이 코팅된 유리 기판)을 준비한 후, ITO 양극 상에 전도성 물질인 PEDOT:PSS(Heraeus 社의 AI4083)와 과불화이오노머 (Perfluorinated ionomer, Sigma-Aldrich社 NafionTM 2wt% in water/alchol solution)(PFI)를 1:1.5 중량비로 혼합 한 용액을 스핀 코팅한 후 150℃에서 30분 동안 열처리하여 50nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다. After preparing an ITO substrate (a glass substrate coated with ITO anode), PEDOT:PSS (AI4083 from Heraeus) and perfluorinated ionomer (Sigma-Aldrich Nafion TM 2wt% in water/ After spin-coating a solution mixed with alcohol solution) (PFI) in a weight ratio of 1:1.5, heat treatment was performed at 150° C. for 30 minutes to form a hole injection layer with a thickness of 50 nm.
상기 정공 주입층 상에 제조예 1-1에 따른 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자가 녹아있는 용액을 150μl 적하한 직후에 바(bar) 코팅을 수행한다. 바-코팅에서는 기판을 50° 로 기울여 용매를 제거함과 동시에 나노결정입자들을 정렬한다. 이후에 90℃에서 10분간 열처리하여 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광층을 형성하였다. Bar coating is performed immediately after 150 μl of the solution in which the halide perovskite nanocrystal particles are dissolved according to Preparation Example 1-1 is added dropwise onto the hole injection layer. In bar-coating, the substrate is tilted at 50° to remove the solvent and at the same time to align the nanocrystal particles. Thereafter, heat treatment was performed at 90° C. for 10 minutes to form a halide perovskite nanocrystal particle emission layer.
다음으로, 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 발광층 상에 1,3,5-트리스(브로모메틸)-2,4,6-트리에틸벤젠(TBTB)이 녹아있는 용액을 스핀(spin) 코팅하고 90℃에서 10분간 열처리하여 패시베이션층을 형성하였다. Next, a solution in which 1,3,5-tris(bromomethyl)-2,4,6-triethylbenzene (TBTB) is dissolved on the halide perovskite nanocrystal particle emission layer is spin coated and A passivation layer was formed by heat treatment at 90° C. for 10 minutes.
이후, 상기 패시베이션층 상에 50nm 두께의 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠 (TPBI)을 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자 수송층을 형성하고, 그 위에 1nm 두께의 LiF를 증착하여 전자 주입층을형성하고, 그 위에 100nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 할라이드 페로브스카이트 발광 소자를 제작하였다.Thereafter, 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBI) having a thickness of 50 nm was deposited on the passivation layer in a high vacuum of 1×10 -7 Torr or less, A halide perovskite light emitting device was manufactured by forming an electron transport layer, depositing 1 nm thick LiF thereon to form an electron injection layer, and depositing 100 nm thick aluminum thereon to form a negative electrode.
도 24는 본 발명의 제조예 4에 따라 페로브스카이트 발광층의 형성을 위해 적용되는 바 코팅을 설명하기 위한 모식도이다.24 is a schematic diagram for explaining a bar coating applied to form a perovskite light emitting layer according to Preparation Example 4 of the present invention.
<측정예 6> 바 코팅을 통해 제작한 페로브스카이트 박막의 특성 측정<Measurement Example 6> Measurement of properties of perovskite thin films produced through bar coating
상기 제조예 4에서 개시된 바 코팅 시에 수평면에 대한 기판의 기울기에 따른 특성의 변화와 바 코팅 유무에 따른 발광 소자의 특성이 측정된다.During the bar coating disclosed in Preparation Example 4, the change in characteristics according to the inclination of the substrate with respect to the horizontal plane and the characteristics of the light emitting device according to the presence or absence of the bar coating were measured.
도 25는 본 발명의 측정예 6에 따른 광발광 분포를 측정한 그래프 및 이미지이다.25 is a graph and an image of measuring photoluminescence distribution according to Measurement Example 6 of the present invention.
도 25를 참조하면, 바 코팅 시에 9 개의 지점(a 내지 I)에서의 광발광 특성이 측정된다. 또한, 바 코팅 시, 기판이 경사각은 0° 내지 70° 까지 변경되며, 스핀 코팅 시의 측정값과 비교된다. 스핀 코팅은 작은 면적의 발광층 형성에 유리하나, 대면적의 발광층 형성을 위해서는 바 코팅이 필수적이다. 상기 도 26에서 수평면에 대해 기판이 30° 내지 70°의 경사각을 가지는 경우, 스핀 코팅과 유사한 분포를 나타낸다. 또한, 경사각이 50° 내지 70°인 경우, 스핀 코팅과 거의 동일한 광발광 특성을 나타냄이 확인된다. Referring to FIG. 25 , photoluminescence properties at nine points (a to I) were measured during bar coating. In addition, during bar coating, the inclination angle of the substrate is changed from 0° to 70°, and compared with the measured value during spin coating. Spin coating is advantageous for forming a light emitting layer with a small area, but bar coating is essential for forming a light emitting layer with a large area. In FIG. 26 , when the substrate has an inclination angle of 30° to 70° with respect to the horizontal plane, a distribution similar to spin coating is shown. In addition, when the inclination angle is 50° to 70°, it is confirmed that photoluminescence properties almost identical to those of spin coating are exhibited.
이는 바 코팅에서 특정이 경사각을 부여하는 경우, 작은 면적의 코팅에 유리한 스핀 코팅과 동일한 특성을 얻을 수 있으며, 대면적의 발광층 형성 공정에서 바 코팅을 사용하더라도 균일한 두께의 박막을 얻을 수 있음을 알 수 있다.This shows that when a specific inclination angle is given in bar coating, the same characteristics as spin coating advantageous for coating a small area can be obtained, and a thin film of uniform thickness can be obtained even when bar coating is used in the process of forming a light emitting layer of a large area. Able to know.
도 26은 본 발명의 측정예 6에 따른 발광층의 표면 균일도를 도시한 SEM 이미지이다.26 is a SEM image showing the surface uniformity of the light emitting layer according to Measurement Example 6 of the present invention.
도 26을 참조하면, 경사각 50°가 부여된 경우, 매우 균일한 박막을 얻을 수 있으며, 표면 결함이 최소화된 박막을 얻을 수 있음이 확인된다.Referring to FIG. 26 , when an inclination angle of 50° is provided, it is confirmed that a very uniform thin film can be obtained and a thin film with minimal surface defects can be obtained.
도 27은 본 발명의 측정예 6에 따른 발광층의 표면 균일도를 도시한 AFM 이미지이다.27 is an AFM image showing the surface uniformity of the light emitting layer according to Measurement Example 6 of the present invention.
도 27을 참조하면, 경사각 50°가 부여된 경우, 제조예 3의 발광층 표면은 9개의 지점에서 표면 거칠기가 측정된다. 전 영역에 걸쳐 낮은 표면 거칠기를 가지며 균일하게 박막이 형성됨이 확인된다.Referring to FIG. 27 , when an inclination angle of 50° is given, the surface roughness of the light emitting layer of Preparation Example 3 is measured at nine points. It is confirmed that the thin film is uniformly formed with low surface roughness over the entire area.
도 28은 본 발명의 측정예 6에 따른 발광 소자의 외부양자효율 및 휘도 특성을 도시한 그래프이다.28 is a graph illustrating external quantum efficiency and luminance characteristics of a light emitting device according to Measurement Example 6 of the present invention.
도 28을 참조하면, 발광층의 형성을 위해 스핀 코팅이 수행된 제조예 3의 발광 소자와 바 코팅이 수행된 제조예 4의 발광 소자의 외부양자효율 및 휘도 특성이 비교된다. Referring to FIG. 28 , the external quantum efficiency and luminance characteristics of the light emitting device of Preparation Example 3 on which spin coating was performed to form the light emitting layer and the light emitting device of Preparation Example 4 on which bar coating was performed are compared.
외부양자효율은 바 코팅이 수행된 발광 소자가 스핀 코팅이 수행된 발광 소자에 비해 저전압에서 높게 나타난다. 이는 바 코팅된 발광층이 표면 결함이 스핀 코팅에 비해 감소하고, 밀집도가 향상된 것에 기인한다. 또한, 휘도도 저전압에서는 바 코팅에 의해 형성된 발광층이 스핀 코팅에 비해 형성된 발광층에 비해 높게 나타난다. The external quantum efficiency of the light emitting device on which the bar coating is performed is higher at low voltage than the light emitting device on which the spin coating is performed. This is due to the fact that the surface defects of the bar-coated light emitting layer are reduced compared to spin coating, and the density is improved. In addition, at a low luminance voltage, the light emitting layer formed by bar coating appears to be higher than that of the light emitting layer formed by spin coating.
또한, 비교적 고전압에 해당하는 3.3 V 이상에서는 2 종류의 발광 소자들의 외부양자효율 차이가 나타나지 않는다. 특히, 전 범위에 걸쳐 외부양자효율의 최대값은 바 코팅이 수행된 제조예 4의 샘플이 23.26%으로 나타나며, 스핀 코팅이 수행된 제조예 3의 샘플은 최대 23.11%의 값을 가진다. 즉, 전 범위에 걸쳐 바 코팅이 수행된 발광 소자가 높은 외부양자효율을 가짐을 알 수 있다.In addition, there is no difference in external quantum efficiency between the two types of light emitting devices above 3.3 V, which corresponds to a relatively high voltage. In particular, the maximum value of the external quantum efficiency over the entire range is 23.26% of the sample of Preparation Example 4 on which the bar coating is performed, and the sample of Preparation Example 3 on which the spin coating is performed has a maximum value of 23.11%. That is, it can be seen that the light emitting device on which the bar coating is performed over the entire range has high external quantum efficiency.
다만, 당업자는 발광 소자의 동작 조건 및 사양에 따라 페로브스카이트 발광층의 형성공정을 선택적으로 적용할 수 있다. 즉, 동작 전압(양전극과 음전극의 전압차)이 3.5V 이하라면 바 코팅을 수행하여 높은 외부양자효율 및 휘도를 얻을 수 있으며, 동작 전압이 3.5 V를 상회한다면 스핀 코팅을 수행함이 바람직하다. 또한, 대면적의 발광 소자를 제작하고자 하는 경우, 바 코팅을 수행하여 원하는 특성을 확보할 수 있다.However, those skilled in the art may selectively apply the process of forming the perovskite light emitting layer according to the operating conditions and specifications of the light emitting device. That is, if the operating voltage (voltage difference between the positive electrode and the negative electrode) is 3.5 V or less, high external quantum efficiency and luminance can be obtained by performing bar coating. If the operating voltage exceeds 3.5 V, spin coating is preferably performed. In addition, in the case of manufacturing a light emitting device having a large area, desired properties may be secured by performing bar coating.
이와 같이, 본 발명에 따른 페로브스카이트 발광 소자는 페로브스카이트 발광층의 상부에 TBTB를 포함하는 패시베이션층을 가진다. 이를 통해 발광층을 형성하는 페로브스카이트 나노결정입자의 결함이 완화되고 소자 내에서의 전하 불균형이 해소되어 발광 효율 및 최대 휘도가 향상되므로, 종래 페로브스카이트 소자를 대신하여 유용하게 사용될 수 있다.As such, the perovskite light emitting device according to the present invention has a passivation layer including TBTB on the perovskite light emitting layer. Through this, the defects of the perovskite nanocrystal particles forming the light emitting layer are alleviated and the charge imbalance in the device is resolved, so that the luminous efficiency and maximum luminance are improved, so it can be usefully used instead of the conventional perovskite device .
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 present 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 will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 페로브스카이트 나노결정입자
100': 코어-쉘 구조의 페로브스카이트 나노결정입자
100": 그래디언트 조성을 가지는 구조의 페로브스카이트 나노결정입자
110: 페로브스카이트 나노결정구조
111: 도핑원소 115: 코어
120: 유기 리간드 130: 쉘
140: 그래디언트 조성을 가지는 구조의 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조100: perovskite nanocrystal particles
100': core-shell structured perovskite nanocrystal grains
100": Perovskite nanocrystal grains having a structure having a gradient composition
110: perovskite nanocrystal structure
111: doping element 115: core
120: organic ligand 130: shell
140: halide perovskite nanocrystal structure of a structure having a gradient composition
Claims (20)
상기 기판 상에 위치하는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 위치하는 페로브스카이트 박막;
상기 페로브스카이트 박막 상에 위치하고, 화학식 1 내지 화학식 4 중 적어도 어느 하나를 포함하는 패시베이션층; 및
상기 패시베이션층 상에 위치하는 제2 전극;을 포함하는 페로브스카이트 발광 소자.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서 R1, R3 또는 R5는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 또는 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기이며, R2, R4 또는 R6는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, a1 내지 a6 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다)
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다)
[화학식 4]
(상기 화학식 4에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다)Board;
a first electrode positioned on the substrate;
a perovskite thin film positioned on the first electrode;
a passivation layer positioned on the perovskite thin film and comprising at least one of Chemical Formulas 1 to 4; and
A perovskite light emitting device comprising a; a second electrode positioned on the passivation layer.
[Formula 1]
(In Formula 1, R 1 , R 3 or R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, or hetero an alkenyl group, an aryl group or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, R 2 , R 4 or R 6 is a halogen or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms is a halogenated alkenyl group or a halogenated alkynyl group of
[Formula 2]
(In Formula 2, a 1 to a 6 are each independently an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. Alkenyl or heteroalkenyl group, aryl or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, halogen, halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, halogenated alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or halogenated is an alkynyl group)
[Formula 3]
(In Formula 3, X is a halogen element, and n is an integer of 1 to 100)
[Formula 4]
(In Formula 4, X is a halogen element, and n is an integer of 1 to 100)
상기 유기반도체는 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄{Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum, Alq3}, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터트-부틸페닐-1,2,4-트리아졸{3-(4-Bipenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1, 2, 4-triazole ,TAZ}, 트리스-페닐퀴녹살린즈 1,3,5-트리스[(3-페닐-6-트리플루오로메틸)퀴녹살린-2-일]벤젠{Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ1}, 트리스-페닐퀴녹살린즈 1,3,5-트리스[{3-(4-tert-부틸페닐)-6-트리플루오로메틸}퀴녹살린-2-일]벤젠 {Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butyl)-6-trifluoromethyl}quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ2}, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, Bphen), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline , BCP), 10-벤조[h]퀴놀리놀-베릴륨(10-benzo[h]quinolinol-beryllium, BeBq2), 8-히드록시-2-메틸퀴놀린-(4-페닐페녹시)알루미늄{(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum, BAlq}, 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐(4,4’-N,N’-Dicabazol-biphenyl, CBP), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센){9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, AND}, 4, 4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민{4, 4’, 4’‘-Tris(N-cabazolyl)triphenylamine, TCTA}, 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠{1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBI}, 3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일)안트라센(TBADN) (1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일)트리스(벤젠-3,1-다일)트리스(다이페닐포스핀 옥사이드),2,4,6-트리스[3-다이페닐포스피닐]페닐]-1,3,5-트리아진(PO-T2T), 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-일)페닐)보레인(3TPYMB), 4,6-비스(3,5-디(피리딘-3-일)페닐)-2-메틸피리미딘(B3PYMPM) 및 2-[4-(9,10-디-나프탈렌-2-일-안트라센-2-일)-페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(ZADN) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 폴리머는 폴리(메틸메타크릴레이트){Poly(Methyl Methacrylate, PMMA), 폴리(에틸메타크릴레이트){Poly(ethyl methacrylate), PEMA}, 폴리(부틸메타크릴레이트){Poly(butyl methacrylate, PBMA), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린{Poly(2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA}, 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide PAM) 및 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광 소자.According to claim 1,
The organic semiconductor is tris(8-quinolinolate)aluminum {Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum, Alq3}, 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1, 2,4-triazole {3- (4-Bipenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1, 2, 4-triazole ,TAZ}, tris-phenylquinoxaline 1,3,5-tris [ (3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxalin-2-yl]benzene {Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ1 }, tris-phenylquinoxaline 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butylphenyl)-6-trifluoromethyl}quinoxalin-2-yl]benzene {Tris-Phenylquinoxalines 1,3 ,5-tris[{3-(4-tert-butyl)-6-trifluoromethyl}quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ2}, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (4,7- diphenyl-1,10-phenanthroline, Bphen), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, BCP), 10-benzo [h] quinolinol-beryllium (10-benzo [h] quinolinol-beryllium, BeBq2), 8-hydroxy-2-methylquinoline- (4-phenylphenoxy) aluminum {(Bis ( 8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum, BAlq}, 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (4,4'-N,N'-Dicabazol-biphenyl, CBP ), 9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracene) {9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, AND}, 4,4',4"-tris(N-carbazolyl)tri Phenylamine {4, 4', 4''-Tris(N-cabazolyl)triphenylamine, TCTA}, 1,3,5-tris(N-phenylbene) Zimidazol-2-yl)benzene {1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBI}, 3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl) Anthracene (TBADN) (1,3,5-triazine-2,4,6-triyl)tris(benzene-3,1-diyl)tris(diphenylphosphine oxide),2,4,6-tris[ 3-diphenylphosphinyl]phenyl]-1,3,5-triazine (PO-T2T), tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane (3TPYMB) , 4,6-bis(3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine (B3PYMPM) and 2-[4-(9,10-di-naphthalen-2-yl-anthracene) -2-yl)-phenyl]-1-phenyl-1H-benzoimidazole (ZADN) comprising at least one selected from
The polymer is poly(methyl methacrylate) {Poly(Methyl Methacrylate, PMMA), poly(ethyl methacrylate) {Poly(ethyl methacrylate), PEMA}, poly(butyl methacrylate) {Poly(butyl methacrylate, PBMA) ), poly (2-ethyl-2-oxazoline {Poly (2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA}), polyacrylamide (Polyacrylamide PAM) and polyethylene oxide (Polyethylene oxide, PEO) containing at least one selected from Perovskite light emitting device, characterized in that.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서, X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다.The perovskite light emitting device according to claim 1, wherein the passivation layer comprises a compound represented by the following formula (5).
[Formula 5]
In Formula 5, X 1 , X 2 or X 3 is F, Cl, Br, or I.
상기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물이 상기 패시베이션층에 사용되는 경우, 상기 화학식 2 내지 상기 화학식 4 중 적어도 하나의 화합물에 대해 유기반도체 및 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 유기물을 1 : 0.3 ~ 1 : 10 몰비로 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광 소자.According to claim 1,
When the compound represented by Formula 2, Formula 3, or Formula 4 is used in the passivation layer, an organic material comprising at least one selected from organic semiconductors and polymers for at least one compound of Formulas 2 to 4 A perovskite light emitting device, characterized in that it contains a molar ratio of 1: 0.3 to 1: 10.
상기 제1 전극과 상기 페로브스카이트 박막 사이, 또는 상기 패시베이션층과 상기 제2 전극 사이에 정공주입층 또는 전자수송층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광 소자.According to claim 1,
A hole injection layer or an electron transport layer is further included between the first electrode and the perovskite thin film, or between the passivation layer and the second electrode.
상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 박막을 형성하는 단계;
상기 페로브스카이트 박막 상에 하기 (1) 또는 (2)를 포함하는 패시베이션층을 형성하는 단계; 및
상기 패시베이션층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법.
(1) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서 R1, R3 또는 R5는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 또는 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기이며, R2, R4 또는 R6는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다)
(2) 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물; 및 유기반도체 및 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 유기물;을 혼합시킨 혼합물
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, a1 내지 a6 은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 또는 알카이닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기 또는 헤테로알케닐기, 탄소수 6내지 30의 아릴기 또는 아릴옥시기, 탄소수 2내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화된 알케닐기 또는 할로겐화된 알카이닐기이다)
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다)
[화학식 4]
(상기 화학식 4에서, X는 할로겐 원소이고, n은 1 내지 100의 정수이다)forming a first electrode on a substrate;
forming a perovskite thin film on the first electrode;
forming a passivation layer comprising the following (1) or (2) on the perovskite thin film; and
A method of manufacturing a perovskite light emitting device comprising the step of forming a second electrode on the passivation layer.
(1) a compound represented by the following formula (1)
[Formula 1]
(In Formula 1, R 1 , R 3 or R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, or hetero an alkenyl group, an aryl group or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, R 2 , R 4 or R 6 is a halogen or a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms is a halogenated alkenyl group or a halogenated alkynyl group of
(2) a compound represented by Formula 2, Formula 3, or Formula 4; and an organic material comprising at least one selected from organic semiconductors and polymers; a mixture of mixtures
[Formula 2]
(In Formula 2, a 1 to a 6 are each independently an alkyl group or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. Alkenyl or heteroalkenyl group, aryl or aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, halogen, halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, halogenated alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or halogenated is an alkynyl group)
[Formula 3]
(In Formula 3, X is a halogen element, and n is an integer of 1 to 100)
[Formula 4]
(In Formula 4, X is a halogen element, and n is an integer of 1 to 100)
상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도입하는 단계;
상기 도입된 페로브스카이트 나노결정입자 용액에 유지시간을 부여하는 단계; 및
상기 유지시간이 종료된 후, 스핀코터를 통해 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도포하여 스핀 코팅을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법. The method of claim 13, wherein the formation of the perovskite thin film,
introducing a solution of perovskite nanocrystals on the first electrode;
Giving a holding time to the introduced perovskite nanocrystal particle solution; and
After the holding time is over, the method of manufacturing a perovskite light emitting device comprising the step of applying the perovskite nanocrystalline particle solution through a spin coater to proceed with spin coating.
상기 제1 전극 상에 페로브스카이트 나노결정입자 용액을 도입하는 단계;
상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액이 도입된 제1 전극을 수평면에 대해 경사각을 부여하여 기울이는 단계; 및
상기 기울어진 상기 제1 전극 및 상기 페로브스카이트 나노결정입자 용액에 대해 바 코팅을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법.17. The method of claim 16, wherein the bar coating is
introducing a solution of perovskite nanocrystals on the first electrode;
tilting the first electrode into which the perovskite nanocrystal solution is introduced by giving an inclination angle with respect to the horizontal plane; and
Method of manufacturing a perovskite light emitting device comprising the step of performing bar coating on the inclined first electrode and the perovskite nanocrystal particle solution.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서, X1, X2 또는 X3은 F, Cl, Br 또는 I이다.[13] The method of claim 12, wherein the passivation layer comprises a compound represented by the following formula (5):
[Formula 5]
In Formula 5, X 1 , X 2 or X 3 is F, Cl, Br, or I.
상기 폴리머는 폴리(메틸메타크릴레이트){Poly(Methyl Methacrylate, PMMA), 폴리(에틸메타크릴레이트){Poly(ethyl methacrylate), PEMA}, 폴리(부틸메타크릴레이트){Poly(butyl methacrylate, PBMA), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린{Poly(2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA}, 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide PAM) 및 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 발광 소자의 제조방법.13. The method of claim 12, wherein the organic semiconductor is tris(8-quinolinolate)aluminum {Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum, Alq3}, 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-tert -Butylphenyl-1,2,4-triazole {3-(4-Bipenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1, 2, 4-triazole ,TAZ}, tris-phenylquinoxaline 1, 3,5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxalin-2-yl]benzene {Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[(3-phenyl-6-trifluoromethyl)quinoxaline-2 -yl]benzene, TPQ1}, tris-phenylquinoxaline 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butylphenyl)-6-trifluoromethyl}quinoxalin-2-yl]benzene { Tris-Phenylquinoxalines 1,3,5-tris[{3-(4-tert-butyl)-6-trifluoromethyl}quinoxaline-2-yl]benzene, TPQ2}, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthro Lin (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, Bphen), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl- 1,10-phenanthroline , BCP), 10-benzo [h] quinolinol-beryllium (10-benzo [h] quinolinol-beryllium, BeBq2), 8-hydroxy-2-methylquinoline- (4-phenylphenoxy) ) aluminum {(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum, BAlq}, 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (4,4'-N,N') -Dicabazol-biphenyl, CBP), 9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) {9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, AND}, 4, 4',4"-tris ( N-carbazolyl) triphenylamine {4, 4', 4''-Tris (N-cabazolyl) triphenylamine, TCTA}, 1,3, 5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene {1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene, TPBI}, 3-tert-butyl-9,10-di (naphth-2-yl)anthracene (TBADN) and 2-[4-(9,10-di-naphthalen-2-yl-anthracen-2-yl)-phenyl]-1-phenyl-1H-benzoimidazole (ZADN) comprising at least one selected from,
The polymer is poly(methyl methacrylate) {Poly(Methyl Methacrylate, PMMA), poly(ethyl methacrylate) {Poly(ethyl methacrylate), PEMA}, poly(butyl methacrylate) {Poly(butyl methacrylate, PBMA) ), poly (2-ethyl-2-oxazoline {Poly (2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA}), polyacrylamide (Polyacrylamide PAM) and polyethylene oxide (Polyethylene oxide, PEO) containing at least one selected from Method of manufacturing a perovskite light emitting device, characterized in that.
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