WO2018070791A1 - Perovskite nanocrystal thin film, manufacturing method therefor, and light emitting device comprising same - Google Patents

Perovskite nanocrystal thin film, manufacturing method therefor, and light emitting device comprising same Download PDF

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WO2018070791A1
WO2018070791A1 PCT/KR2017/011222 KR2017011222W WO2018070791A1 WO 2018070791 A1 WO2018070791 A1 WO 2018070791A1 KR 2017011222 W KR2017011222 W KR 2017011222W WO 2018070791 A1 WO2018070791 A1 WO 2018070791A1
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WO
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thin film
group
perovskite
producing
present application
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PCT/KR2017/011222
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박남규
이진욱
양준모
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성균관대학교산학협력단
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    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12041LED

Definitions

  • the present application relates to a perovskite nanocrystalline thin film, a method for manufacturing the same, and a light emitting device including the same.
  • organic light emitters have the advantage of high efficiency, but the color spectrum is poor due to the broad spectrum.
  • Inorganic quantum dot light emitters have been known to have good color purity, but since the light emission is due to the quantum size effect, it is difficult to control the quantum dot size uniformly toward the blue side, and thus there is a problem that the color purity falls.
  • the inorganic quantum dots have a very deep valence band, so that the hole injection barrier in the organic hole injection layer is very large, which makes the hole injection difficult.
  • the two light emitters are expensive. Therefore, there is a need for a new type of organic-inorganic hybrid light emitter or metal halide light emitter that complements and maintains the disadvantages of organic and inorganic light emitters.
  • Organic-inorganic hybrid perovskite has low manufacturing cost, simple manufacturing process of perovskite material and light emitting device, organic material, easy to control optical and electrical properties, high charge mobility and mechanical and thermal stability. It can have all the advantages of inorganic materials that have the spotlight academically and industrially.
  • metal halide perovskite has an organic plane (or an alkali metal plane) and an inorganic plane that are alternately stacked, which is similar to a lamellar structure, so that the exciton can be bound in the inorganic plane.
  • organic plane or an alkali metal plane
  • inorganic plane that are alternately stacked, which is similar to a lamellar structure, so that the exciton can be bound in the inorganic plane.
  • it can be an ideal light emitter that emits light of very high color purity.
  • Korean Patent No. 10-1755983 discloses a metal halide perovskite light emitting device and a method of manufacturing the same.
  • the present invention discloses a metal halide perovskite light emitting device in which the emission efficiency and the luminance are improved by preventing the exciton disappearing at the perovskite grain boundary by including the organic low molecular weight additive.
  • the metal halide perovskite of the registered patent has a high fluorescence efficiency when manufactured in the form of nanocrystals, but it is difficult to form a thin film by dispersing it at a high concentration, and there is a disadvantage that the fluorescence property is greatly reduced due to the aggregation of the nanocrystals. .
  • the present application is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the perovskite nanocrystals are not aggregated, the radiation recombination is fast, thereby emitting light including a perovskite nanocrystal thin film having a high current efficiency and quantum efficiency It is an object to provide an element.
  • the first aspect of the present application is an adduct comprising a compound represented by the following formula (1) by dissolving an organic halide, a metal halide and a Lewis base compound in a first solvent ( adduct) preparing a complex; Applying the adduct complex on a substrate; Coating by adding a second solvent on the substrate; And vacuum annealing by adding an anti-solvent on the substrate.
  • R is a C 1- 24 alkyl group, an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal
  • M is Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and a metal selected from the group consisting of combinations thereof, wherein X comprises a halide anion or a chalcogenide anion).
  • the organic halide may be represented by the following Chemical Formula 2, but is not limited thereto.
  • R is an alkyl group of 1- 24 C, and an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal, X is an anion, including halide, or chalcogenide anion).
  • the metal halide may be represented by the following Chemical Formula 3, but is not limited thereto.
  • M is a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof, X Is a halide anion or a chalcogenide anion).
  • the first solvent is dimethylformamide (Dimethylformamide (DMF), gamma-butyrolactone), dimethylacetamide (Dimethylacetamide), N-methylpyrrolidone (N-Methylpyrrolidone ), N-methyl-2-pyridine, pyridine, aniline, and combinations thereof, but is not limited thereto.
  • DMF dimethylformamide
  • gamma-butyrolactone dimethylacetamide
  • N-methylpyrrolidone N-Methylpyrrolidone
  • N-methyl-2-pyridine pyridine
  • aniline aniline
  • the Lewis base compound may include a functional group having an electron pair donor as an atom having an unshared electron pair, but is not limited thereto.
  • the Lewis base compound is dimethylsulfoxide (dimethylsulfoxide (DMSO), H 2 O, N, N-dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide), N-methyl-2-pyrrolidinone (N-Methyl-2-pyrrolidione), N-Methyl-2-pyridine, 2,6-dimethyl- ⁇ -pyrone, acetamide (Acetamide), Urea, Thiourea, N, N-dimethylthioacetamide, N, N-Dimethylthioacetamide, Thioacetamide, Ethylenediamine, Tetramethylethylenediamine ), 2,2'-Bipyridine, 1,10-Piperidine, Aniline, Pyrrolidine, Diethylamine ), N-methylpyrrolidine (N-Methylpyrrolidine), may be one or more compounds selected from n-propylamine (n-Propylamine), but is not limited thereto.
  • DMSO dimethylsulfox
  • the organic halide and the metal halide may be added in a molar ratio of 1: 1 to 10: 1, but is not limited thereto.
  • the metal halide and the Lewis base compound may be added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 5, but are not limited thereto.
  • the adduct complex may include, but is not limited to, a Lewis acid-base reactant produced by the reaction of the metal halide and the Lewis base compound.
  • the substrate is indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , tin oxide, zinc oxide, and their It may include, but is not limited to, a material selected from the group consisting of combinations.
  • the substrate is polyethylene terephthalate (Polyethyleneterephthalate), polyethylene naphthalate (Polyethylenenaphthalate), polycarbonate (Polycarbonate), polypropylene (Polypropylene), polyimide (Polyimide), triacetylcellulose (Triacetylcellulose), And it may be to include a polymer substrate selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • the second solvent is diethylether, N-methylpyrrolidone, N-Methylpyrrolidone, acetonitrile, acetone, tetrahydrofuran, Tetrahydrofuran, Toluene, 1,2-dichlorobenzene, and combinations thereof may be selected from, but is not limited thereto.
  • the coating is spin coating, bar coating, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing (electrohydrodynamic jet printing), electrospray ( electrospray), and combinations thereof, but is not limited thereto.
  • the antisolvent is chloroform (Chloroform), hexene (Hexene), cyclohexene (Cyclohexene), 1,4-dioxene (1,4-Dioxane), benzene (Benzene), toluene (Toluene ), Triethylamine, Chlorobenzene, Ethylamine, Ethylamine, Ethylether, Ethylacetate, Acetic Acid, 1,2-Dichlorobenzene (1)
  • Non-polar selected from the group consisting of 2-Dichlorobenznene, Tert-Butyl alcohol, 2-Butanol, Isopropanol, Methylethylketone, and combinations thereof It may include an organic solvent, but is not limited thereto.
  • a second aspect of the present disclosure provides a perovskite nanocrystalline thin film, prepared according to any one of the embodiments of the first aspect.
  • a third aspect of the present application the first electrode; A hole transport layer formed on the first electrode; A photoactive layer formed on the hole transport layer and including a perovskite nanocrystalline thin film according to a second aspect; An electron transport layer formed on the photoactive layer; And a second electrode formed on the electron transport layer.
  • the present application can provide a method for producing a perovskite nanocrystalline thin film excellent in current efficiency and quantum efficiency by vacuum annealing the adduct complex to which the Lewis base compound is added.
  • the remaining organic halide can be deposited on the perovskite grain boundary to provide a light emitting device having improved electrical characteristics.
  • the residual organic halide plays an important role in immobilizing the perovskite nanocrystalline thin film surface and constraining excitons on the perovskite grain boundaries.
  • the perovskite nanocrystal thin film according to the present invention has a small half width of the fluorescence spectrum (for example, 25 nm), thereby realizing various colors having high color purity.
  • the light emitting device according to the present invention may bring high current and quantum efficiency compared to a light emitting device manufactured from a conventional perovskite thin film.
  • the perovskite nanocrystalline thin film of the present application can be utilized for solar power generation alternative materials, electric vehicle charging, silicon solar cell materials and the like.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method of manufacturing a perovskite nanocrystalline thin film according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a method for manufacturing a perovskite nanocrystal thin film according to a comparative example of the present application, and b to d of FIG. 2 are permeate transmissions of the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application. An electron microscope image.
  • Figure 3a is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application
  • Figure 3b is a wavelength of the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application It is a graph showing the absorbance
  • Figure 3c is a graph showing the photoluminescence intensity according to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application
  • Figure 3d is a Comparative Example 1 to 3 of the present application
  • FIG. 3E is a graph showing the crystallization and charge recombination mechanism of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application. to be.
  • FIGS. 4A is a schematic view illustrating a method of manufacturing a perovskite nanocrystal thin film according to Example 2 of the present application
  • FIGS. 4B and 4C are fluorescence images of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application
  • 4D and 4E are graphs showing photoluminescence intensity over time of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application
  • FIGS. 4F and 4G are comparative examples of the present application.
  • 3 and 2 are graphs showing current efficiency according to voltage and quantum efficiency according to luminescence of perovskite nanocrystal thin films according to Example 2.
  • FIG. 5A is a graph showing Fourier transform infrared (FTIR) spectra of a thin film according to an exemplary embodiment of the present application
  • Figure 6a is a schematic diagram of a method for producing a perovskite nanocrystal thin film according to the process A, B and C
  • Figure 6b to 6d is a scanning electron microscope image of the surface of the perovskite nanocrystal thin film according to each process
  • 6E to 6G are scanning electron microscope images of a cross section of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
  • FIG. 7A is a graph showing XRD spectra of perovskite nanocrystal thin films according to the above processes.
  • FIG. 7B is a graph showing absorbance versus wavelength of the perovskite nanocrystal thin films according to the above processes. Is a graph showing the photoluminescence intensity with respect to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
  • Figure 8a is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application
  • Figure 8b is a graph showing the XRD spectrum of the CH 3 NH 3 Br powder and CH 3 NH 3 Br thin film. .
  • 10A to 10D are scanning electron microscope images of general secondary electrons of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 herein, and e to h of FIG. 10 are compared to Comparative Examples 1 to 4 herein.
  • Scanning electron microscope image of the backscattered electron mode of the perovskite nanocrystal thin film according to the present invention, i to l of FIG. 10 are scanning electrons of energy dispersive spectroscopy of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application Microscope image.
  • FIG. 11A to 11C are graphs showing ultraviolet photoelectron spectroscopy of perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 to 4 and embodiments of the present application
  • FIG. 11D is a graph according to Examples 1 and 2 of the present application. It is a graph showing the positions of the conduction band and the valence electron band of the Lobesky nanocrystalline thin film.
  • FIG. 12 a and b are topographical maps of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application, and c and d of FIG. 12 are perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application.
  • C-AFM image
  • the term "combination of these" included in the expression of the makushi form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of constituents described in the expression of the makushi form, wherein the constituents It means to include one or more selected from the group consisting of.
  • an "alkyl group” is typically 1 to 24 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, 1 to 5 carbon atoms, or 1 to Linear or branched alkyl groups having three carbon atoms.
  • alkyl group is substituted with an alkyl group, it is also used interchangeably with “branched alkyl group”.
  • Substituents that may be substituted with the alkyl group include halo (eg, F, Cl, Br, I), haloalkyl (eg, CCl 3 or CF 3 ), alkoxy, alkylthio, hydroxy, carboxy ( -C (O) -OH), alkyloxycarbonyl (-C (O) -OR), alkylcarbonyloxy (-OC (O) -R), amino (-NH 2 ), carbamoyl (-NHC Or (O) OR- or -OC (O) NHR-), urea (-NH-C (O) -NHR-) and thiol (-SH). It is not.
  • halo eg, F, Cl, Br, I
  • haloalkyl eg, CCl 3 or CF 3
  • alkoxy, alkylthio hydroxy, carboxy ( -C (O) -OH), alkyloxycarbonyl (-C (O) -
  • an alkyl group having 2 or more carbon atoms in the alkyl group described above may include at least one carbon-to-carbon double bond or at least one carbon-to-carbon triple bond, but is not limited thereto.
  • halogen or “halo” means that a halogen atom belonging to group 17 of the periodic table is included in the compound in the form of a functional group, and may be, for example, chlorine, bromine, fluorine or iodine.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the perovskite nanocrystal thin film of the present application a manufacturing method thereof, and a light emitting device including the same will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings.
  • the present application is not limited to these embodiments, examples and drawings.
  • perovskite thin film In the conventional method for manufacturing a perovskite thin film, there is a problem in that a small and non-uniform perovskite nanocrystal is generated while the solvent vaporizes rapidly during the spin coating process.
  • the perovskite nanocrystals are agglomerated by heat treatment, which causes a problem of slow photoluminescence collapse time.
  • the perovskite nanocrystals are maintained without aggregation and development of perovskite nanocrystal thin films with rapid spin recombination is required.
  • an organic halide, a metal halide, and a Lewis base compound are dissolved in a first solvent to prepare an adduct complex comprising a compound represented by Formula 1 below; Applying the adduct complex on a substrate; Coating by adding a second solvent on the substrate; And a step of vacuum annealing by adding an anti-solvent on the substrate, to a method for producing a perovskite nanocrystal thin film.
  • R is a C 1-24 alkyl group, an amine group substituted alkyl group, or an alkali metal,
  • M is a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof,
  • X includes a halide anion or a chalcogenide anion).
  • An organic complex, an metal halide, and a Lewis base compound are dissolved in a first solvent to prepare an adduct complex including a compound represented by Formula 1 below (S100).
  • R is a C 1- 24 alkyl group, an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal
  • M is Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and a metal selected from the group consisting of combinations thereof, wherein X comprises a halide anion or a chalcogenide anion.
  • R may be a monovalent organic ammonium ion represented by (R 1 R 2 R 3 R 4 N) + , wherein each of R 1 to R 4 independently has carbon number It may include one selected from the group consisting of a linear or branched alkyl group having 1 to 24, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and combinations thereof, but is not limited thereto. no.
  • R may be a monovalent organic ammonium ion represented as (R 5 -NH 3 ) + , wherein R 5 is a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, It may include one selected from the group consisting of a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and combinations thereof, but may not be limited thereto.
  • R 5 when R in Formula 1 is (R 5 -NH 3 ) + , R 5 may be a methyl group or an ethyl group.
  • R of Formula 1 is (CH 3 NH 3) + may be a methyl ammonium (MA) to be displayed as an ion, but is not limited thereto.
  • R 6 may be hydrogen, a methyl group, or an ethyl group
  • R 7 may be hydrogen, a methyl group, or an ethyl group
  • R 8 May be hydrogen, methyl, or ethyl
  • R 9 may be hydrogen, methyl, or ethyl, but is not limited thereto.
  • R 6 may be hydrogen or a methyl group
  • R 7 may be hydrogen or a methyl group
  • R 8 may be hydrogen or a methyl group
  • R 9 may be hydrogen or a methyl group, but is not limited thereto.
  • an alkyl group may be substituted or unsubstituted and may be linear or branched chain saturated radicals, which may often be substituted or unsubstituted linear chain saturated radicals, for example, Linear chain saturated radicals, but is not limited thereto.
  • an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms as used herein may be, but is not limited to, a straight or branched chain saturated hydrocarbon radical, substituted or unsubstituted.
  • an alkyl group as used herein may be an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, that is, a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, or decyl ), Or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, that is, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, or a hexyl group, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, that is, a methyl group, an ethyl group , i-propyl group, n-propyl group, t-butyl group, s-butyl group, or n-butyl group may be, but is not limited thereto.
  • the substituent may be one or more substituents selected from, but is not limited thereto: a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group , Cyano group, amino group, C1-C10 alkylamino group, C1-C10 dialkylamino group, arylamino group, diarylamino group , Arylalkylamino group, amide group, acylamide group, hydroxy group, oxo group, halo group, carboxy group, ester ), Acyl group, acyloxy group, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryloxy group, haloalkyl group, sulfonic acid group, Sulfhydryl groups (ie thiol, -SH), alkyl having 1 to 10 carbon atoms Alkylthio group, arylthio group, sulfon
  • the substituted alkyl group may include a halogenalkyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an alkaryl group, but is not limited thereto. no.
  • the alkaryl group belongs to an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which means a case where at least one hydrogen atom is substituted with an aryl group.
  • the substituent for substituting the alkyl group may be one, two, or three, but is not limited thereto.
  • an aryl group is a monocyclic or bicyclic aromatic group, substituted or unsubstituted, which group is 6 to 14 carbon atoms, preferably 6 to the ring portion. And from 10 to 10 carbon atoms.
  • the aryl group used herein may include, but is not limited to, a phenyl group, a naphthyl group, an indenyl group, and an indanyl group.
  • the aryl group may be substituted or unsubstituted.
  • the substituent may be one or more substituents selected from the following, but is not limited thereto: an unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms ( Forming an aralkyl group), unsubstituted aryl group, cyano group, amino group, alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, dialkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, arylamino group, diaryl Amino group, arylalkylamino group, amide group, acylamide group, hydroxy group, halo group, carboxyl group, ester group, acyl group, acyloxy group, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryloxy group, haloalkyl group, sulf high Drill groups (ie, thiols, -SH), alkylthio groups having 1 to 10 carbon atoms, arylthio groups, sulfonic acid
  • the substituted aryl group may have one, two, or three substituents, but is not limited thereto.
  • a substituted aryl group may be combined with a single C 1-6 alkylene group, or in the formula [-X- (C 1 -C 6 ) alkylene], or in the formula [-X- (C 1 May be substituted at two positions with a bidentate group represented by -C 6 ) alkylene-X-], wherein X may be selected from O, S, and NR, and R is H, an aryl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the substituted aryl group may be a cycloalkyl group or a heteroaryl group fused with a heterocyclyl group.
  • the ring atoms of an aryl group may contain one or more heteroatoms as a heteroaryl group.
  • Such aryl or heteroaryl groups are substituted or unsubstituted mono- or bicyclic heterocyclic aromatic groups, which aromatic group comprises one or more heteroatoms. It may be to include from 6 to 10 atoms in.
  • a ring divided into 5- or 6-parts may include at least one heteroatom selected from O, S, N, P, Se, and Si.
  • one, two, or three heteroatoms may be included.
  • the heteroaryl group may be a pyridyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidinyl group, a pyridazinyl group, a furanyl group, a thienyl group , Pyrazolidinyl, pyrrolyl, oxazolyl, oxadiazolyl, isoxazolyl, thiadiazolyl, thiadiazolyl, thiazolyl thiazolyl group, isothiazolyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, quinolyl group, and isoquinolyl group may be included, but is not limited thereto It doesn't happen.
  • the heteroaryl group may not be substituted, and may be substituted as described above with respect to the aryl group, and when substituted, the substituent may be, for example, one, two, or three, but is not limited thereto. .
  • R may include an alkali metal cation in addition to the organic cation, that is, may include a mixed cation of the organic cation and the alkali metal cation, but is not limited thereto. It doesn't happen.
  • the molar ratio of the alkali metal cation among all the cations of R in Formula 1 may be greater than 0 to 0.2, but is not limited thereto.
  • the alkali metal cation may include, but is not limited to, a cation of a metal selected from the group consisting of Cs, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, and combinations thereof.
  • X in Chemical Formula 1 may be one containing a halide anion or a chalcogenide anion, but is not limited thereto.
  • X in Formula 1 may include one or two or more anions, and more particularly, may include one or more halide anions or one or more chalcogenide anions, or mixed anions thereof.
  • X in the formula (1) is F -, Cl -, Br - , I -, S 2-, Se 2 -. Te 2 -, and but can be to include those selected from the group consisting of the combinations thereof, but is not limited thereto.
  • X is a monovalent halide anion, and may include one or more anions selected from the group consisting of F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , I ⁇ , and combinations thereof, It is not limited to this.
  • X is a divalent chalcogenide anion of the formula 1, S 2-, Se 2 - . Te 2 -, and but can be to include those selected from the group consisting of the combinations thereof, but is not limited thereto.
  • the perovskite compound of Formula 1 is CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbBr 3 , CH 3 NH 3 PbCl 3 , CH 3 NH 3 PbF 3 , CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 PbClBr 2 , CH 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnBrI 2 , CH 3 NH 3 SnBrCl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnIBr 2 , CH 3 NH 3 SnICl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 I, CH 3 NH 3 SnClBr 2 , CH 3 NH 3 SnI 2 Cl, and CH One or more perovskite compounds selected from 3
  • a perovskite compound of the formula (I) is CH 3 NH 3 PbBrI 2, CH 3 NH 3 PbBrCl 2, CH 3 NH 3 PbIBr 2, CH 3 NH 3 PbICl 2, CH 3 NH 3 PbClBr 2, CH 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnBrI 2 , CH 3 NH 3 SnBrCl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnIBr 2 , CH 3 NH 3 SnICl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 I It may be, but is not limited to, one or more perovskite compounds selected from CH 3 NH 3 SnClBr 2 , CH 3 NH 3 SnI 2 Cl, and CH 3 NH 3 SnF 2 Cl.
  • the perovskite compound of Chemical Formula 1 is CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 PbClBr 2 , CH One or more perovskite compounds selected from 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnF 2 I, and CH 3 NH 3 SnF 2 Cl, including but not limited to: no.
  • the perovskite compound of Chemical Formula 1 is CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 PbClBr 2 , CH One or more perovskite compounds selected from 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnF 2 I, and CH 3 NH 3 SnF 2 Cl, including but not limited to: no.
  • the perovskite compound of Formula 1 may be selected from CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 Br, And one or more perovskite compounds selected from CH 3 NH 3 SnF 2 I, but is not limited thereto.
  • perovskite compound of the formula (1) contained in the perovskite nano-crystal thin film in accordance with one embodiment of the present application is CH 3 NH 3 PbBr on 3 days, but limited.
  • the perovskite compound of Chemical Formula 1 has a high light absorption coefficient in exponential unit compared to a general organic dye, and thus exhibits a very good light condensing effect even in a thin film. Accordingly, when the perovskite compound of Chemical Formula 1 is used, a light emitting device Although a thin photoactive layer has a high energy conversion efficiency can be achieved, but is not limited thereto.
  • the organic halide may be represented by Formula 2, but is not limited thereto.
  • R is a C 1- 24 alkyl group, an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal
  • X is It is however possible that it comprises halide anions or chalcogenide anion, limited to no.
  • the organic halide may be selected from CH 3 NH 3 Br, but is not limited thereto.
  • the metal halide may be represented by the following Chemical Formula 3, but is not limited thereto.
  • M includes a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof.
  • X may be to include a halide anion or chalcogenide anion, but is not limited thereto.
  • the metal halide may be selected from PbBr 2 , but is not limited thereto.
  • the Lewis base compound is dimethyl sulfoxide (Dimethylsulfoxide (DMSO), H 2 O, N, N-dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide), N-methyl-2-pyrrolidinone (N-Methyl-2-pyrrolidione), N-Methyl-2-pyridine, 2,6-dimethyl- ⁇ -pyrone, acetamide (Acetamide), Urea, Thiourea, N, N-dimethylthioacetamide, N, N-Dimethylthioacetamide, Thioacetamide, Ethylenediamine, Tetramethylethylenediamine ), 2,2'-Bipyridine, 1,10-Piperidine, Aniline, Pyrrolidine, Diethylamine ), N-methylpyrrolidine (N-Methylpyrrolidine), may be one or more compounds selected from n-propylamine (n-Propylamine), but is not limited thereto.
  • DMSO dimethyl s
  • the Lewis base compound may be selected from dimethyl sulfoxide, but is not limited thereto.
  • the first solvent is dimethylformamide (Dimethylformamide (DMF), gamma-butyrolactone), dimethylacetamide (Dimethylacetamide), N-methylpyrrolidone (N-Methylpyrrolidone ), N-methyl-2-pyridine, pyridine, aniline, and combinations thereof, but is not limited thereto.
  • DMF dimethylformamide
  • gamma-butyrolactone dimethylacetamide
  • N-methylpyrrolidone N-Methylpyrrolidone
  • N-methyl-2-pyridine pyridine
  • aniline aniline
  • the first solvent may be selected from dimethylformamide, but is not limited thereto.
  • the organic halide and the metal halide may be added in a molar ratio of 1: 1 to 10: 1, but is not limited thereto.
  • the organic halide and the metal halide may be added in a molar ratio of 1: 1 to 5: 1, but are not limited thereto.
  • the metal halide and the Lewis base compound may be added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 5, but are not limited thereto.
  • the metal halide and the Lewis base compound may be added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 2, but are not limited thereto.
  • the adduct complex is applied onto the substrate (S200).
  • the adduct complex is the Lewis base compound is bonded between the organic halide and the metal halide, the crystals are not formed even if the solvent is vaporized by spin coating the adduct complex .
  • the substrate may be a conductive transparent substrate, for example, indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , tin oxide, zinc oxide, And it may be to include a glass substrate or a plastic substrate containing a material selected from the group consisting of, but is not limited thereto. Specifically, the substrate may be used without particular limitation as long as it is a material having conductivity and transparency.
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluorine tin oxide
  • ZnO-Ga 2 O 3 ZnO-Al 2 O 3
  • tin oxide zinc oxide
  • the substrate may be used without particular limitation as long as it is a material having conductivity and transparency.
  • the plastic substrate may include one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polypropylene, polyimide, triacetyl cellulose, and combinations thereof, but is not limited thereto. It is not.
  • the substrate may include, but is not limited to, doped with a metal selected from the group consisting of Group 3 metals such as Al, Ga, In, Ti, and combinations thereof.
  • a metal selected from the group consisting of Group 3 metals such as Al, Ga, In, Ti, and combinations thereof.
  • the second solvent is diethylether, N-methylpyrrolidone, N-Methylpyrrolidone, Acetonitrile, Acetone, Acetone, Tetrahydrofuran, Toluene, 1,2 -Dichlorobenzene (1,2-Dichlorobenzene), and may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • the second solvent may be selected from diethyl ether, but is not limited thereto.
  • the second solvent may facilitate the removal of the Lewis base compound on the adduct complex.
  • the coating may be spin coating, bar coating, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof. It may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto. Preferably, the coating may be selected from spin coating, but is not limited thereto.
  • the spin coating is a method of thinly coating the adduct complex on the substrate by rotating the substrate at high speed, and may rapidly volatilize the second solvent.
  • the spin coating has an advantage when coating a low viscosity solution.
  • the anti-solvent refers to a solvent that does not dissolve the perovskite material, such as chloroform, hexene, cyclohexene, 1,4-dioxane, 1,4-dioxane, Benzene, Toluene, Triethylamine, Chlorobenzene, Ethylamine, Ethylamine, Ethylether, Ethylacetate, Acetic Acid, 1 1,2-Dichlorobenznene, Tert-Butyl alcohol, 2-Butanol, Isopropanol, Methylethylketone, and combinations thereof It may be to include a non-polar organic solvent selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • the anti-solvent may be selected from chloroform, but is not limited thereto.
  • the vacuum annealing may be to dry in a vacuum oven, but is not limited thereto.
  • the perovskite nanocrystal thin film manufactured by the vacuum annealing process is more efficient than the perovskite nanocrystalline thin film manufactured by the conventional thermal annealing process. The efficiency is improved, and as a result, the effect of improving the performance of the light emitting element can be achieved.
  • the Lewis base compound to which the anti-solvent and the Lewis base compound are combined is removed to form perovskite nanocrystals.
  • the second aspect of the present application relates to the perovskite nanocrystal thin film manufactured by the manufacturing method according to the first aspect of the present application, and detailed descriptions of portions overlapping with the first aspect of the present application are omitted.
  • the content described with respect to the first aspect of the present application may be equally applied even if the description thereof is omitted in the second aspect of the present application.
  • the perovskite nanocrystal thin film may include a perovskite compound represented by the formula CH 3 NH 3 PbBr 3 , but is not limited thereto.
  • a third aspect of the present application the first electrode; A hole transport layer formed on the first electrode; A photoactive layer formed on the hole transport layer and including a perovskite nanocrystalline thin film according to the second aspect of the present application; An electron transport layer formed on the photoactive layer; And a second electrode formed on the electron transport layer.
  • the first electrode may be located on the substrate.
  • the substrate may be a support of the light emitting device, and may be a transparent material, but is not limited thereto.
  • the substrate may be a flexible material or a hard material, preferably a flexible material.
  • the substrate may be polyethylene terephthalate, polystyrene, polyimide, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, and these It may be selected from the group consisting of the combination of.
  • the first electrode is an electrode injecting holes, may be made of a material of a conductive nature, but is not limited thereto.
  • the first electrode may be selected from the group consisting of graphene, carbon nanotubes, reduced graphene oxide, metal nanowires, metal grids, and combinations thereof. More specifically, it may be a conductive metal oxide.
  • the conductive metal oxide is ITO, AZO (Al-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), IGZO (In, Ga-dpoed ZnO), MZO (Mg-doped ZnO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO 2 , Nbdpoed TiO 2 , CuAlO 2 . And it may be selected from a metal oxide consisting of a combination thereof, but is not limited thereto.
  • a deposition process for forming the first electrode may include physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sputtering, and pulsed laser deposition. ), Thermal evaporation, electron beam evaporation, atomic layer deposition, or molecular beam epitaxy.
  • the hole transport layer may include a single molecule hole transport material or a polymer hole transport material, but is not limited thereto.
  • the single molecule hole transport material 2,2 ', 7,7'-tetrakis (diphenylamino) -9,9'-spirobifluorene (2,2', 7,7 ' -tetrakis (diphenylamino) -9.9'-spirobifluorene, Spiro-MeOTAD) can be used, and as the polymer hole transport material, polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), poly-hexylthiophene, poly Polytriarylamine, or poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) may be used, but is not limited thereto.
  • PEDOT PSS
  • poly-hexylthiophene poly-hexylthiophene
  • poly Polytriarylamine poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) may be used, but
  • the hole transport layer may be a dopant selected from the group consisting of Li-based dopants, Co-based dopants, and combinations thereof as the doping material, but is not limited thereto.
  • a dopant selected from the group consisting of Li-based dopants, Co-based dopants, and combinations thereof as the doping material, but is not limited thereto.
  • the hole transport material a mixed material of spiro-MeOTAD, Li-TFSI, and tBP may be used, but may not be limited thereto.
  • the hole transport layer in relation to the hole transport layer, may be formed while filling the empty space between the perovskite nanocrystals, but is not limited thereto.
  • the photoactive layer may be one having the perovskite nanocrystals, but is not limited thereto.
  • the photoactive layer has the perovskite nanocrystals, the problem of hole transfer from the perovskite to the hole transport layer and separation of the perovskite / hole transport layer interface may be improved. Accordingly, the effect of improving the performance of the light emitting device such as photoelectric conversion efficiency can be achieved.
  • the electron transport layer may be to include a porous metal oxide particle layer, but is not limited thereto.
  • a porous metal oxide particle layer for example, an organic semiconductor, an inorganic semiconductor, or a mixture thereof may be included, but is not limited thereto.
  • the electron transport layer includes a metal oxide selected from the group consisting of titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, gallium, indium, yttrium, niobium, tantalum, vanadium, and combinations thereof. It may be, but is not limited thereto.
  • the metal oxide is titanium dioxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), titanium (II) chloride (TiCl 2 ), zinc oxide (ZnO), copper oxide (II) (CuO), nickel oxide ( II) (NiO), cobalt (II) (CoO), indium oxide (In 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), Neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), lead oxide (PbO), zirconium oxide (ZrO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), vanadium oxide (V) (VO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), cobalt (IV) cobalt (
  • the second electrode may be selected from the group consisting of metals, alloys, electrically conductive compounds, and combinations thereof having a relatively low work function, but is not limited thereto.
  • the second electrode may be lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al-Li), calcium (Ca), magnesium-indium (Mg-In), magnesium-silver (Mg-Ag), and combinations thereof.
  • the second electrode may use ITO or IZO to obtain a top light emitting device.
  • diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds. Thereafter, chloroform was dropped on the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film and dried in a vacuum oven for 10 minutes to form a perovskite nanocrystalline thin film.
  • diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds.
  • chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide.
  • diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds.
  • chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide.
  • diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds.
  • chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide.
  • diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds.
  • chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide.
  • 3A is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application.
  • the FWHM (full width-half width) of the peak according to the x value can be confirmed by calculating the peak with a Gaussian distribution function.
  • FWHM at x is 1, 0.16 °
  • FWHM at x 2 is 0.17 °
  • FWHM at x 3 is 0.20 °
  • FWHM at x 4 is 0.23 ° You can see that.
  • Figure 3b is a graph showing the absorbance according to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application.
  • the perovskite nanocrystal thin films according to Comparative Examples 1 to 4 start absorption at a wavelength of 540 nm.
  • Perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 4 it can be seen that the absorbance is significantly reduced in the entire wavelength region.
  • 3c is a graph showing the photoluminescence intensity according to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application.
  • the photoluminescence intensity of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 1 is 2.02 ⁇ 10 5, and the photoluminescence of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 2
  • the intensity was 6.08 ⁇ 10 5, which was three times higher than the photoluminescence intensity of Comparative Example 1
  • the photoluminescence intensity of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 was 5.66 ⁇ 10 6 .
  • the increase was 28 times compared to the photoluminescence intensity of Example 2.
  • the photoluminescence intensity of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 4 was 1.36 ⁇ 10 6 , which was lower than that of Comparative Example 3.
  • 3C is a spectrum showing normalized photoluminescence according to wavelengths of the perovskite nanocrystal thin films of Comparative Examples 1 to 4.
  • FIG. 3C is a spectrum showing normalized photoluminescence according to wavelengths of the perovskite nanocrystal thin films of Comparative Examples 1 to 4.
  • 3D is a graph showing photoluminescence intensity over time of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application.
  • Time constant ( ⁇ ) for time-luminescence data according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application is shown in Table 1 below.
  • Table 1 refer to the page lobe perovskite nanocrystal thin film according to the Sky bit Comparing the mean decay charge carriers ( ⁇ avg) of the nano-crystal thin film in Comparative Example 3 according to the Comparative example the ⁇ avg Is 9.2 ns, ⁇ avg of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 1 of 17.0 ns And compared to ⁇ avg of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 2 of 12.7 ns, it is possible to confirm the bright luminescence emission. ⁇ bulk ⁇ bounds of 10.9 ns and 6.1 ns in addition to the long decay component of (> 20 ns) Can be newly observed.
  • 3D is a graph showing the photoluminescence intensity over time by applying the double exponential reduction formula in the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 1.
  • Figure 3e is a schematic diagram of the crystallization and charge recombination mechanism of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application.
  • Comparative Example 1 which is a stoichiometric solution
  • perovskite bulk crystals > 200 nm
  • a non-stoichiometric solution formed the perovskite nano-sized crystals by remaining CH 3 NH 3 Br acting as a surfactant to separate the small nucleus of the adduct complex, which is formed from b to FIG. d and f to h.
  • the perovskite nanocrystals according to Comparative Example 3 can define electron and hole pairs to accelerate the radiation recombination pathway.
  • Figure 8a is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application
  • Figure 8b is a graph showing the XRD spectrum of the CH 3 NH 3 Br powder and CH 3 NH 3 Br thin film. .
  • the XRD peak marked * in FIG. 8A corresponds to CH 3 NH 3 Br.
  • the emission intensity of the perovskite nanocrystal thin film increases.
  • 10A to 10D are scanning electron microscope images of general secondary electrons of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 herein, and e to h of FIG. 10 are compared to Comparative Examples 1 to 4 herein.
  • Scanning electron microscope image of the backscattered electron mode of the perovskite nanocrystal thin film according to the present invention, i to l of FIG. 10 are scanning electrons of energy dispersive spectroscopy of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application Microscope image.
  • Scale bars in a to l in FIG. 10 represent 100 nm.
  • the bright areas in e to h in FIG. 10 correspond to CH 3 NH 3 PbBr 3 .
  • Red dots of i to l in FIG. 10 represent Pb, and CH 3 NH 3 PbBr 3 It can be seen that is sequestered by CH 3 NH 3 Br as x value increases.
  • FIG. 11A to 11C are graphs showing ultraviolet photoelectron spectroscopy of perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 to 4 and embodiments of the present application
  • FIG. 11D is a graph according to Examples 1 and 2 of the present application. It is a graph showing the positions of the conduction band and the valence electron band of the Lobesky nanocrystalline thin film.
  • 11A to 11C are prepared in the same manner as in Comparative Example 2, but using a precursor solution containing no PbBr 2 .
  • FIG. 12 a and b are topographical maps of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application, and c and d of FIG. 12 are perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application.
  • C-AFM image
  • Figure 4a is a schematic diagram of a method for producing a perovskite nanocrystal thin film according to Example 2 of the present application.
  • 4B and 4C are fluorescence images of perovskite nanocrystal thin films according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application.
  • 4D and 4E are graphs showing photoluminescence intensity over time of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application.
  • the perovskite nanocrystalline thin film according to Example 2 has an improved radiation recombination rate compared to the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Example 3.
  • the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 exhibits a double exponential decrease with binary recombination by aggregation of the perovskite nanocrystals.
  • the perovskite nanocrystalline thin film according to Example 2 can confirm a faster average photoluminescence lifetime than the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Example 3.
  • 4F and 4G are graphs showing current efficiency according to voltage and quantum efficiency according to luminescence of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application.
  • 4F is an electroluminescence spectrum of the light emitting device, and detailed experimental data of FIGS. 4F and 4G are shown in Table 3 below.
  • the perovskite nanocrystalline thin film according to Example 2 has a maximum current efficiency of 4.35 cd / A to 34.36 cd / A, compared to the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Example 3.
  • the maximum quantum efficiency is 1.03% to 8.21%, and the maximum luminescence is 6.38 ⁇ 10 2 It can be seen that the improvement from cd / m 2 to 6.95 ⁇ 10 3 cd / m 2 .
  • FIG. 5A is a graph showing Fourier transform infrared (FTIR) spectra of a thin film according to an exemplary embodiment of the present application
  • Figure 6a is a schematic diagram of a method for producing a perovskite nanocrystal thin film according to the process A, B and C
  • Figure 6b to 6d is a scanning electron microscope image of the surface of the perovskite nanocrystal thin film according to each process
  • 6E to 6G are scanning electron microscope images of a cross section of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
  • the step A is a one-step spin coating method using a precursor solution without dimethyl sulfoxide
  • the step B is a crystallization method using a precursor solution without the dimethyl sulfoxide
  • the step C is a dimethyl sulfoxide is Adduct approach using a precursor solution.
  • the crystal size of the perovskite nanocrystal thin film according to the process C is the finest.
  • FIG. 7A is a graph showing XRD spectra of perovskite nanocrystal thin films according to the above processes.
  • FIG. 7B is a graph showing absorbance versus wavelength of the perovskite nanocrystal thin films according to the above processes. Is a graph showing the photoluminescence intensity with respect to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
  • a 120 nm thick ITO substrate having a positive electrode was washed in distilled water and 2-propanol for 30 minutes using ultrasonic waves. Thereafter, after spin-coating a PEDOT: PSS solution, which is a conductive polymer material, on the ITO substrate, heat treatment was performed at 140 ° C. for 10 minutes to form a hole transport layer having a thickness of 60 nm. Thereafter, the CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film prepared in Example 2 was deposited on the hole transport layer to form a photoactive layer.
  • a PEDOT: PSS solution which is a conductive polymer material
  • TPBi 1,3,5-Tris (1-Phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene
  • a transport layer was formed.
  • 1 nm thick LiF and 200 nm thick aluminum were deposited on the electron transport layer to form a negative electrode, thereby manufacturing a light emitting device.

Abstract

The present application relates to a perovskite nanocrystal thin film, a manufacturing method therefor, and a light emitting device comprising the same.

Description

페로브스카이트 나노결정 박막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 발광 소자Perovskite nanocrystalline thin film, method for manufacturing the same, and light emitting device including the same
본원은 페로브스카이트 나노결정 박막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 발광 소자에 관한 것이다.The present application relates to a perovskite nanocrystalline thin film, a method for manufacturing the same, and a light emitting device including the same.
현재 디스플레이 시장의 메가 트렌드는 기존의 고효율 고해상도 지향의 디스플레이로부터 고색순도 천연색 구현을 지향하는 감성화질 디스플레이로 이동하고 있다. 이러한 관점에서 현재 유기 발광체 기반 유기 발광 다이오드(OLED) 소자는 비약적인 발전을 이루었고, 색순도가 향상된 무기 양자점 발광체 기반 LED 가 다른 대안으로서 활발히 연구 개발되고 있다. 그러나, 유기 발광체와 무기 양자점 발광체 모두 재료적인 측면에서 본질적인 한계를 가지고 있다.The mega trend of the current display market is shifting from the existing high-efficiency high-resolution display to the high-definition display of high-purity natural color. In view of this, organic light-emitting-based organic light emitting diode (OLED) devices have made rapid progress, and inorganic quantum dot light-emitting LEDs with improved color purity have been actively researched and developed as other alternatives. However, both organic and inorganic quantum dot emitters have inherent limitations in terms of materials.
기존의 유기 발광체는 효율이 높다는 장점은 있지만, 스펙트럼이 넓어서 색순도가 좋지 않다. 무기 양자점 발광체는 색순도가 좋다고 알려져 왔지만, 양자 사이즈 효과에 의한 발광이기 때문에 Blue 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 두 가지 발광체는 고가라는 단점이 있다. 따라서 이러한 유기와 무기 발광체의 단점을 보완하고 장점을 유지하는 새로운 방식의 유무기 하이브리드 발광체 또는 금속 할라이드 발광체가 필요하다.Conventional organic light emitters have the advantage of high efficiency, but the color spectrum is poor due to the broad spectrum. Inorganic quantum dot light emitters have been known to have good color purity, but since the light emission is due to the quantum size effect, it is difficult to control the quantum dot size uniformly toward the blue side, and thus there is a problem that the color purity falls. In addition, the inorganic quantum dots have a very deep valence band, so that the hole injection barrier in the organic hole injection layer is very large, which makes the hole injection difficult. In addition, the two light emitters are expensive. Therefore, there is a need for a new type of organic-inorganic hybrid light emitter or metal halide light emitter that complements and maintains the disadvantages of organic and inorganic light emitters.
유무기 하이브리드 페로브스카이트는 제조 비용이 저렴하고, 페로브스카이트 소재 및 발광 소자의 제조 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.Organic-inorganic hybrid perovskite has low manufacturing cost, simple manufacturing process of perovskite material and light emitting device, organic material, easy to control optical and electrical properties, high charge mobility and mechanical and thermal stability. It can have all the advantages of inorganic materials that have the spotlight academically and industrially.
한편, 금속 할라이드 페로브스카이트는 유기평면(또는 알칼리금속평면)과 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 has an organic plane (or an alkali metal plane) and an inorganic plane that are alternately stacked, which is similar to a lamellar structure, so that the exciton can be bound in the inorganic plane. By itself, it can be an ideal light emitter that emits light of very high color purity.
대한민국 등록특허 제 10-1755983 호는 금속 할라이드 페로브스카이트 발광 소자 및 이의 제조 방법에 대하여 개시하고 있다. 구체적으로, 유기 저분자 첨가제를 포함함으로써 페로브스카이트 결정립계에서 발생하는 엑시톤 소멸을 방지하여 발광 효율 및 휘도가 개선된 금속 할라이드 페로브스카이트 발광 소자를 개시한다. 그러나, 상기 등록특허의 금속 할라이드 페로브스카이트는 나노결정 형태로 제조할 경우 형광 효율이 높지만 이를 고농도로 분산하여 박막으로 형성하는 것이 어려우며, 나노결정의 응집으로 인해 형광 특성이 크게 감소한다는 단점이 있다. Korean Patent No. 10-1755983 discloses a metal halide perovskite light emitting device and a method of manufacturing the same. Specifically, the present invention discloses a metal halide perovskite light emitting device in which the emission efficiency and the luminance are improved by preventing the exciton disappearing at the perovskite grain boundary by including the organic low molecular weight additive. However, the metal halide perovskite of the registered patent has a high fluorescence efficiency when manufactured in the form of nanocrystals, but it is difficult to form a thin film by dispersing it at a high concentration, and there is a disadvantage that the fluorescence property is greatly reduced due to the aggregation of the nanocrystals. .
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 페로브스카이트 나노결정이 응집되지 않아 방사 재결합이 빠르고, 이를 통해 높은 전류 효율 및 양자 효율을 가지는 페로브스카이트 나노결정 박막을 포함하는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present application is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the perovskite nanocrystals are not aggregated, the radiation recombination is fast, thereby emitting light including a perovskite nanocrystal thin film having a high current efficiency and quantum efficiency It is an object to provide an element.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 유기할로겐화물, 금속할로겐화물 및 루이스 염기 화합물을 제 1 용매에 용해하여 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 포함하는 어덕트(adduct) 착물을 제조하는 단계; 상기 어덕트 착물을 기재 상에 도포하는 단계; 상기 기재 상에 제 2 용매를 첨가하여 코팅 하는 단계; 및 상기 기재 상에 반용매를 첨가하여 진공 어닐링 하는 단계;를 포함하는, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법을 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application is an adduct comprising a compound represented by the following formula (1) by dissolving an organic halide, a metal halide and a Lewis base compound in a first solvent ( adduct) preparing a complex; Applying the adduct complex on a substrate; Coating by adding a second solvent on the substrate; And vacuum annealing by adding an anti-solvent on the substrate.
[화학식 1] [Formula 1]
RMX3 RMX 3
(상기 화학식 1 에서, R 은 C1- 24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고, M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것이다).(In Formula 1, R is a C 1- 24 alkyl group, an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal, M is Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and a metal selected from the group consisting of combinations thereof, wherein X comprises a halide anion or a chalcogenide anion).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기할로겐화물은 하기 화학식 2 로 표시되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic halide may be represented by the following Chemical Formula 2, but is not limited thereto.
[화학식 2][Formula 2]
RXRX
(상기 화학식 2 에서, R 은 C1- 24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고, X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것이다).(In the formula 2, R is an alkyl group of 1- 24 C, and an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal, X is an anion, including halide, or chalcogenide anion).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속할로겐화물은 하기 화학식 3 으로 표시되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the metal halide may be represented by the following Chemical Formula 3, but is not limited thereto.
[화학식 3][Formula 3]
MX2 MX 2
(상기 화학식 3 에서, M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것이다).(In Formula 3, M is a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof, X Is a halide anion or a chalcogenide anion).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF), 감마-부티로락톤(Gamma-butyrolactone), 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone), N-메틸-2-피리딘(N-Methyl-2-pyridine), 피리딘(Pyridine), 아닐린(Aniline), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the first solvent is dimethylformamide (Dimethylformamide (DMF), gamma-butyrolactone), dimethylacetamide (Dimethylacetamide), N-methylpyrrolidone (N-Methylpyrrolidone ), N-methyl-2-pyridine, pyridine, aniline, and combinations thereof, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 루이스 염기 화합물은 비공유 전자쌍을 갖는 원자를 전자쌍 주개로 하는 작용기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the Lewis base compound may include a functional group having an electron pair donor as an atom having an unshared electron pair, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 루이스 염기 화합물은 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide, DMSO), H2O, N,N-디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide), N-메틸-2-피롤리디온(N-Methyl-2-pyrrolidione), N-메틸-2-피리딘(N-Methyl-2-pyridine), 2,6-디메틸-γ-피론(2,6-Dimethyl-γ-pyrone), 아세트아미드(Acetamide), 우레아(Urea), 티오우레아(Thiourea), N,N-디메틸티오아세트아미드(N,N-Dimethylthioacetamide), 티오아세트아미드(Thioacetamide), 에틸렌이아민(Ethylenediamine), 테트라에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine), 2,2'-바이피리딘(2,2'-Bipyridine), 1,10-피페리딘(1,10-Piperidine), 아닐린(Aniline), 피롤리딘(Pyrrolidine), 디에틸아민(Diethylamine), N-메틸피롤리딘(N-Methylpyrrolidine), n-프로필아민(n-Propylamine)에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the Lewis base compound is dimethylsulfoxide (dimethylsulfoxide (DMSO), H 2 O, N, N-dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide), N-methyl-2-pyrrolidinone (N-Methyl-2-pyrrolidione), N-Methyl-2-pyridine, 2,6-dimethyl-γ-pyrone, acetamide (Acetamide), Urea, Thiourea, N, N-dimethylthioacetamide, N, N-Dimethylthioacetamide, Thioacetamide, Ethylenediamine, Tetramethylethylenediamine ), 2,2'-Bipyridine, 1,10-Piperidine, Aniline, Pyrrolidine, Diethylamine ), N-methylpyrrolidine (N-Methylpyrrolidine), may be one or more compounds selected from n-propylamine (n-Propylamine), but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기할로겐화물 및 상기 금속할로겐화물은 1:1 내지 10:1 의 몰 비로서 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic halide and the metal halide may be added in a molar ratio of 1: 1 to 10: 1, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속할로겐화물 및 상기 루이스 염기 화합물은 1:1 내지 1:5 의 몰 비로서 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the metal halide and the Lewis base compound may be added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 5, but are not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 어덕트 착물은 상기 금속할로겐화물 및 상기 루이스 염기 화합물의 반응에 의해 생성되는 루이스 산-염기 반응물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the adduct complex may include, but is not limited to, a Lewis acid-base reactant produced by the reaction of the metal halide and the Lewis base compound.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기재는 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, 주석계 산화물, 산화아연, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present disclosure, the substrate is indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , tin oxide, zinc oxide, and their It may include, but is not limited to, a material selected from the group consisting of combinations.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리이미드(Polyimide), 트리아세틸셀룰로오스(Triacetylcellulose), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고분자 기재를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the substrate is polyethylene terephthalate (Polyethyleneterephthalate), polyethylene naphthalate (Polyethylenenaphthalate), polycarbonate (Polycarbonate), polypropylene (Polypropylene), polyimide (Polyimide), triacetylcellulose (Triacetylcellulose), And it may be to include a polymer substrate selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 용매는 디에틸에테르(Diethylether), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone), 아세토니트릴(Acetonitrile), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 톨루엔(Toluene), 1,2-디클로로벤젠(1,2-Dichlorobenzene), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the second solvent is diethylether, N-methylpyrrolidone, N-Methylpyrrolidone, acetonitrile, acetone, tetrahydrofuran, Tetrahydrofuran, Toluene, 1,2-dichlorobenzene, and combinations thereof may be selected from, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅은 스핀 코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing), 전기분무(electrospray), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되어 이루어지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the invention, the coating is spin coating, bar coating, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing (electrohydrodynamic jet printing), electrospray ( electrospray), and combinations thereof, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 반용매는 클로로포름(Chloroform), 헥센(Hexene), 사이클로헥센(Cyclohexene), 1,4-다이옥센(1,4-Dioxane), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 트리에틸아민(Triethylamine), 클로로벤젠(Chlorobenzene), 에틸아민(Ethylamine), 에틸에테르(Ethylether), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 아세틱엑시드(Acetic acid), 1,2-다이클로로벤젠(1,2-Dichlorobenznene), Tert-부틸알콜(Tert-Butyl alcohol), 2-부탄올(2-Butanol), 이소프로판올(Isopropanol), 메틸에틸케톤(Methylethylketone), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 비극성 유기용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the antisolvent is chloroform (Chloroform), hexene (Hexene), cyclohexene (Cyclohexene), 1,4-dioxene (1,4-Dioxane), benzene (Benzene), toluene (Toluene ), Triethylamine, Chlorobenzene, Ethylamine, Ethylamine, Ethylether, Ethylacetate, Acetic Acid, 1,2-Dichlorobenzene (1) Non-polar selected from the group consisting of 2-Dichlorobenznene, Tert-Butyl alcohol, 2-Butanol, Isopropanol, Methylethylketone, and combinations thereof It may include an organic solvent, but is not limited thereto.
본원의 제 2 측면은, 제 1 측면 중 어느 한 구현예에 따라 제조된, 페로브스카이트 나노결정 박막을 제공한다.A second aspect of the present disclosure provides a perovskite nanocrystalline thin film, prepared according to any one of the embodiments of the first aspect.
본원의 제 3 측면은, 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 형성된 정공수송층; 상기 정공수송층 상에 형성되고, 제 2 측면에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막을 포함하는 광활성층; 상기 광활성층 상에 형성된 전자수송층; 및 상기 전자수송층 상에 형성된 제 2 전극;을 포함하는, 발광 소자를 제공한다.A third aspect of the present application, the first electrode; A hole transport layer formed on the first electrode; A photoactive layer formed on the hole transport layer and including a perovskite nanocrystalline thin film according to a second aspect; An electron transport layer formed on the photoactive layer; And a second electrode formed on the electron transport layer.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원은 루이스 염기 화합물을 첨가한 어덕트 착물을 진공 어닐링 하여 전류 효율 및 양자 효율이 뛰어난 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the aforementioned problem solving means of the present application, the present application can provide a method for producing a perovskite nanocrystalline thin film excellent in current efficiency and quantum efficiency by vacuum annealing the adduct complex to which the Lewis base compound is added.
또한, 본원의 어덕트 착물 제조 단계에서 유기할로겐화물을 과잉 공급함으로써, 잔여 유기할로겐화물이 페로브스카이트 결정립계에 침적되어 전기적 특성이 개선된 발광 소자를 제공할 수 있다.In addition, by excessively supplying the organic halide in the adduct complex manufacturing step of the present application, the remaining organic halide can be deposited on the perovskite grain boundary to provide a light emitting device having improved electrical characteristics.
상기 잔여 유기할로겐화물은 페로브스카이트 나노결정 박막 표면을 부동화하고, 페로브스카이트 결정립계 상에 엑시톤을 구속하는 데 중요한 역할을 한다.The residual organic halide plays an important role in immobilizing the perovskite nanocrystalline thin film surface and constraining excitons on the perovskite grain boundaries.
또한, 값싼 원료를 이용하고, 간단하고 안정적인 저온 용액 공정(Spin coating)을 이용함으로써 획기적인 단가 절감이 가능하며, 얇고 유연한 페로브스카이트 나노결정 박막을 제조할 수 있다는 장점이 있다.In addition, by using a cheap raw material, by using a simple and stable low temperature solution process (Spin coating), it is possible to significantly reduce the unit cost, there is an advantage that can be manufactured thin and flexible perovskite nanocrystalline thin film.
본원에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막은 형광스펙트럼의 반가폭이 적고, (예를 들어, 25 nm), 이를 통해 색순도가 높은 다양한 색을 구현할 수 있다.The perovskite nanocrystal thin film according to the present invention has a small half width of the fluorescence spectrum (for example, 25 nm), thereby realizing various colors having high color purity.
본원에 따른 발광 소자는 기존의 페로브스카이트 박막으로 제작된 발광 소자에 비해 높은 전류 및 양자 효율을 가져올 수 있다.The light emitting device according to the present invention may bring high current and quantum efficiency compared to a light emitting device manufactured from a conventional perovskite thin film.
본원의 페로브스카이트 나노결정 박막은 태양광 발전 대체 소재, 전기자동차 충전, 실리콘 태양전지 소재 등에 활용이 가능하다. The perovskite nanocrystalline thin film of the present application can be utilized for solar power generation alternative materials, electric vehicle charging, silicon solar cell materials and the like.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법의 순서도이다.1 is a flow chart of a method of manufacturing a perovskite nanocrystalline thin film according to an embodiment of the present application.
도 2 의 a 는 본원의 일 비교예에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법 모식도이고, 도 2 의 b 내지 d 은 본원의 비교예 1 내지 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 투과전자현미경 이미지이다.2 is a schematic diagram of a method for manufacturing a perovskite nanocrystal thin film according to a comparative example of the present application, and b to d of FIG. 2 are permeate transmissions of the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application. An electron microscope image.
도 3a 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 3b 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이고, 도 3c 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이고, 도 3d 는 본원의 비교예 1 내지 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 시간에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이고, 도 3e 는 본원의 비교예 1 및 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 결정화 및 전하 재결합 매커니즘에 대한 모식도이다.Figure 3a is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application, Figure 3b is a wavelength of the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application It is a graph showing the absorbance, Figure 3c is a graph showing the photoluminescence intensity according to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application, Figure 3d is a Comparative Example 1 to 3 of the present application FIG. 3E is a graph showing the crystallization and charge recombination mechanism of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application. to be.
도 4a 는 본원의 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법 모식도이고, 도 4b 및 도 4c 은 본원의 비교예 3 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 형광 이미지이고, 도 4d 및 도 4e 는 본원의 비교예 3 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 시간에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이고, 도 4f 및 도 4g 는 본원의 비교예 3 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 전압에 따른 전류 효율 및 루미네선스에 따른 양자 효율을 나타낸 그래프이다.4A is a schematic view illustrating a method of manufacturing a perovskite nanocrystal thin film according to Example 2 of the present application, and FIGS. 4B and 4C are fluorescence images of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application. 4D and 4E are graphs showing photoluminescence intensity over time of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application, and FIGS. 4F and 4G are comparative examples of the present application. 3 and 2 are graphs showing current efficiency according to voltage and quantum efficiency according to luminescence of perovskite nanocrystal thin films according to Example 2.
도 5 의 a 는 본원의 일 구현예에 따른 박막의 푸리에 변환 적외선 (FTIR) 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 5 의 b 는 S=O 결합의 신축 진동의 지문 영역을 나타낸 그래프이다.FIG. 5A is a graph showing Fourier transform infrared (FTIR) spectra of a thin film according to an exemplary embodiment of the present application, and b of FIG. 5 is a graph showing a fingerprint region of stretching vibration of an S = O bond.
도 6a 는 공정 A, B 및 C 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법 모식도이고, 도 6b 내지 도 6d 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 표면의 주사전자현미경 이미지이고, 도 6e 내지 도 6g 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 단면의 주사전자현미경 이미지이다.Figure 6a is a schematic diagram of a method for producing a perovskite nanocrystal thin film according to the process A, B and C, Figure 6b to 6d is a scanning electron microscope image of the surface of the perovskite nanocrystal thin film according to each process 6E to 6G are scanning electron microscope images of a cross section of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
도 7a 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 7b 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 대한 흡광도를 나타낸 그래프이고, 도 7c 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 대한 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이다.FIG. 7A is a graph showing XRD spectra of perovskite nanocrystal thin films according to the above processes. FIG. 7B is a graph showing absorbance versus wavelength of the perovskite nanocrystal thin films according to the above processes. Is a graph showing the photoluminescence intensity with respect to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
도 8a 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 8b 는 CH3NH3Br 분말 및 CH3NH3Br 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.Figure 8a is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application, Figure 8b is a graph showing the XRD spectrum of the CH 3 NH 3 Br powder and CH 3 NH 3 Br thin film. .
도 9 의 a 내지 d 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 자외선(356 nm) 광 이미지이다.9 a to d are ultraviolet (356 nm) light images of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 herein.
도 10 의 a 내지 d 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 일반적인 2 차 전자의 주사전자현미경 이미지이고, 도 10 의 e 내지 h 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 후방 산란 전자 모드의 주사전자현미경 이미지이고, 도 10 의 i 내지 l 은 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 에너지 분산 분광학의 주사전자현미경 이미지이다.10A to 10D are scanning electron microscope images of general secondary electrons of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 herein, and e to h of FIG. 10 are compared to Comparative Examples 1 to 4 herein. Scanning electron microscope image of the backscattered electron mode of the perovskite nanocrystal thin film according to the present invention, i to l of FIG. 10 are scanning electrons of energy dispersive spectroscopy of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application Microscope image.
도 11a 내지 도 11c 는 본원의 비교예 1 내지 4 및 구현예에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 자외선 광전자 분광학을 나타낸 그래프이고, 도 11d 는 본원의 일 실시예 1 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 전도대 및 원자가 전자대의 위치를 나타낸 그래프이다.11A to 11C are graphs showing ultraviolet photoelectron spectroscopy of perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 to 4 and embodiments of the present application, and FIG. 11D is a graph according to Examples 1 and 2 of the present application. It is a graph showing the positions of the conduction band and the valence electron band of the Lobesky nanocrystalline thin film.
도 12 의 a 및 b 는 본원의 비교예 1 및 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 지형도이고, 도 12 의 c 및 d 는 본원의 비교예 1 및 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 c-AFM 이미지이다.12 a and b are topographical maps of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application, and c and d of FIG. 12 are perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application. C-AFM image.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a portion is "connected" to another portion, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located on another member "on", "upper", "top", "bottom", "bottom", "bottom", this means that any member This includes not only the contact but also the presence of another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless specifically stated otherwise.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are provided to aid the understanding herein. In order to prevent the unfair use of unscrupulous infringers. In addition, throughout this specification, "step to" or "step of" does not mean "step for."
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the makushi form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of constituents described in the expression of the makushi form, wherein the constituents It means to include one or more selected from the group consisting of.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.Throughout this specification, description of "A and / or B" means "A, B, or A and B."
본원 명세서 전체에서, "알킬기"는 통상적으로, 1 내지 24 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 1 내지 10 개의 탄소 원자, 1 내지 8 개의 탄소 원자, 1 내지 5 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 3 개의 탄소 원자를 갖는, 선형 또는 분지형의 알킬기를 나타낸다. 상기 알킬기가 알킬기로 치환되는 경우, 이는 "분지형의 알킬기"로도 상호 교환하여 사용된다. 상기 알킬기에 치환될 수 있는 치환기로는, 할로(예를 들어, F, Cl, Br, I), 할로알킬(예를 들어, CCl3 또는 CF3), 알콕시, 알킬티오, 히드록시, 카르복시(-C(O)-OH), 알킬옥시카르보닐(-C(O)-O-R), 알킬카르보닐옥시(-O-C(O)-R), 아미노(-NH2), 카르바모일(-NHC(O)OR- 또는 -O-C(O)NHR-), 우레아(-NH-C(O)-NHR-) 및 티올(-SH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아울러, 앞서 기술된 상기 알킬기 중 탄소수 2 이상의 알킬기는 적어도 하나의 탄소 대 탄소 이중 결합 또는 적어도 하나의 탄소 대 탄소 삼중 결합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵실, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코사닐, 또는 이들의 가능한 모든 이성질체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Throughout this specification, an "alkyl group" is typically 1 to 24 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, 1 to 5 carbon atoms, or 1 to Linear or branched alkyl groups having three carbon atoms. When the alkyl group is substituted with an alkyl group, it is also used interchangeably with "branched alkyl group". Substituents that may be substituted with the alkyl group include halo (eg, F, Cl, Br, I), haloalkyl (eg, CCl 3 or CF 3 ), alkoxy, alkylthio, hydroxy, carboxy ( -C (O) -OH), alkyloxycarbonyl (-C (O) -OR), alkylcarbonyloxy (-OC (O) -R), amino (-NH 2 ), carbamoyl (-NHC Or (O) OR- or -OC (O) NHR-), urea (-NH-C (O) -NHR-) and thiol (-SH). It is not. In addition, an alkyl group having 2 or more carbon atoms in the alkyl group described above may include at least one carbon-to-carbon double bond or at least one carbon-to-carbon triple bond, but is not limited thereto. For example, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl , Eicosanyl, or all possible isomers thereof, but is not limited thereto.
본원 명세서 전체에서, 용어 "할로겐" 또는 "할로"는 주기율표의 17 족에 속하는 할로겐 원자가 작용기의 형태로서 화합물에 포함되어 있는 것을 의미하는 것으로서, 예를 들어, 염소, 브롬, 불소 또는 요오드일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Throughout this specification, the term "halogen" or "halo" means that a halogen atom belonging to group 17 of the periodic table is included in the compound in the form of a functional group, and may be, for example, chlorine, bromine, fluorine or iodine. However, the present invention is not limited thereto.
이하, 본원의 페로브스카이트 나노결정 박막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 발광 소자에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the perovskite nanocrystal thin film of the present application, a manufacturing method thereof, and a light emitting device including the same will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments, examples and drawings.
기존의 페로브스카이트 박막의 제조 방법의, 스핀 코팅 과정에서 용매가 빠르게 기화하면서 작고 균일치 않은 페로브스카이트 나노결정이 생성된다는 문제점이 있다. 또한, 열처리에 의해 페로브스카이트 나노결정이 응집됨으로써 광루미네선스 붕괴 시간이 느리다는 문제점이 있다.In the conventional method for manufacturing a perovskite thin film, there is a problem in that a small and non-uniform perovskite nanocrystal is generated while the solvent vaporizes rapidly during the spin coating process. In addition, the perovskite nanocrystals are agglomerated by heat treatment, which causes a problem of slow photoluminescence collapse time.
따라서, 스핀 코팅 과정에서 용매가 기화되어도 페로브스카이트 나노결정이 응집되지 않고 유지되며, 방사 재결합이 빠른 페로브스카이트 나노결정 박막의 개발이 요구된다.Therefore, even when the solvent vaporizes during the spin coating process, the perovskite nanocrystals are maintained without aggregation and development of perovskite nanocrystal thin films with rapid spin recombination is required.
본원의 제 1 측면은, 유기할로겐화물, 금속할로겐화물 및 루이스 염기 화합물을 제 1 용매에 용해하여 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 포함하는 어덕트(adduct) 착물을 제조하는 단계; 상기 어덕트 착물을 기재 상에 도포하는 단계; 상기 기재 상에 제 2 용매를 첨가하여 코팅 하는 단계; 및 상기 기재 상에 반용매를 첨가하여 진공 어닐링 하는 단계;를 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법에 관한 것이다.According to a first aspect of the present invention, an organic halide, a metal halide, and a Lewis base compound are dissolved in a first solvent to prepare an adduct complex comprising a compound represented by Formula 1 below; Applying the adduct complex on a substrate; Coating by adding a second solvent on the substrate; And a step of vacuum annealing by adding an anti-solvent on the substrate, to a method for producing a perovskite nanocrystal thin film.
[화학식 1][Formula 1]
RMX3 RMX 3
(상기 화학식 1 에서, (In Chemical Formula 1,
R 은 C1-24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고, R is a C 1-24 alkyl group, an amine group substituted alkyl group, or an alkali metal,
M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, M is a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof,
X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것이다).X includes a halide anion or a chalcogenide anion).
이하, 도 1 을 참조하여 상기 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 1.
유기할로겐화물, 금속할로겐화물 및 루이스 염기 화합물을 제 1 용매에 용해하여 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 포함하는 어덕트 착물을 제조한다 (S100).An organic complex, an metal halide, and a Lewis base compound are dissolved in a first solvent to prepare an adduct complex including a compound represented by Formula 1 below (S100).
[화학식 1][Formula 1]
RMX3 RMX 3
(상기 화학식 1 에서, R 은 C1- 24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고, M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것임).(In Formula 1, R is a C 1- 24 alkyl group, an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal, M is Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and a metal selected from the group consisting of combinations thereof, wherein X comprises a halide anion or a chalcogenide anion.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 중 R 은 (R1R2R3R4N)+ 로서 표시되는 1 가의 유기 암모늄 이온일 수 있으며, 상기 R1 내지 R4 각각은 독립적으로 탄소수가 1 내지 24 인 선형 또는 분지형 알킬기, 탄소수가 3 내지 20 인 시클로알킬기, 탄소수가 6 내지 20 인 아릴기, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present disclosure, in Formula 1, R may be a monovalent organic ammonium ion represented by (R 1 R 2 R 3 R 4 N) + , wherein each of R 1 to R 4 independently has carbon number It may include one selected from the group consisting of a linear or branched alkyl group having 1 to 24, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and combinations thereof, but is not limited thereto. no.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 중 R 은 (R5-NH3)+ 로서 표시되는 1 가의 유기 암모늄 이온일 수 있으며, 상기 R5 는 탄소수가 1 내지 24 인 선형 또는 분지형 알킬기, 탄소수가 3 내지 20 인 시클로알킬기, 탄소수가 6 내지 20 인 아릴기, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 R 이 (R5-NH3)+ 인 경우, R5 는 메틸기 또는 에틸기일 수 있다. 예를 들어, R5 가 메틸기인 경우, 상기 화학식 1 중 R 은 (CH3NH3)+ 로서 표시되는 메틸암모늄(MA) 이온일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present disclosure, in Formula 1, R may be a monovalent organic ammonium ion represented as (R 5 -NH 3 ) + , wherein R 5 is a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, It may include one selected from the group consisting of a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and combinations thereof, but may not be limited thereto. For example, when R in Formula 1 is (R 5 -NH 3 ) + , R 5 may be a methyl group or an ethyl group. For example, if R 5 is a methyl group, R of Formula 1 is (CH 3 NH 3) + may be a methyl ammonium (MA) to be displayed as an ion, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 중 R 은 화학식 (R6R7N=CH-NR8R9)+ 로서 표시되는 것일 수 있으며, 여기에서 R6 는 수소, 치환되지 않거나 치환된 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기(alkyl), 또는 치환되지 않거나 치환된 아릴기(aryl) 일 수 있고; R7 은 수소, 치환되지 않거나 치환된 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기, 또는 치환되지 않거나 치환된 아릴기일 수 있으며; R8 은 수소, 치환되지 않거나 치환된 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기, 또는 치환되지 않거나 치환된 아릴기일 수 있고; R9 은 수소, 치환되지 않거나 치환된 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기, 또는 치환되지 않거나 치환된 아릴기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 양이온 (R6R7N=CH-NR8R9)+ 에서 R6 는 수소, 메틸기, 또는 에틸기일 수 있고, R7 은 수소, 메틸기, 또는 에틸기일 수 있으며, R8 은 수소, 메틸기, 또는 에틸기일 수 있고, R9 은 수소, 메틸기, 또는 에틸기일 수 있으나, 이에 제한되는 것을 아니다. 예를 들면, R6 는 수소나 메틸기일 수 있고, R7 은 수소나 메틸기일 수 있으며, R8 은 수소나 메틸기일 수 있고, R9 은 수소나 메틸기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 R 은 화학식 (R6R7N=CH-NR8R9)+ 로서 표시되는 유기 양이온으로서, 구체적으로 (H2N=CH-NH2)+ 의 화학식을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, in Formula 1, R may be represented by Formula (R 6 R 7 N = CH-NR 8 R 9 ) + , wherein R 6 is hydrogen, unsubstituted or substituted carbon number An alkyl group having 1 to 20, or an unsubstituted or substituted aryl group; R 7 may be hydrogen, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an unsubstituted or substituted aryl group; R 8 is hydrogen, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or unsubstituted and may be an substituted aryl; R 9 may be hydrogen, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an unsubstituted or substituted aryl group, but is not limited thereto. For example, in the cation (R 6 R 7 N = CH-NR 8 R 9 ) + R 6 may be hydrogen, a methyl group, or an ethyl group, R 7 may be hydrogen, a methyl group, or an ethyl group, R 8 May be hydrogen, methyl, or ethyl, and R 9 may be hydrogen, methyl, or ethyl, but is not limited thereto. For example, R 6 may be hydrogen or a methyl group, R 7 may be hydrogen or a methyl group, R 8 may be hydrogen or a methyl group, and R 9 may be hydrogen or a methyl group, but is not limited thereto. For example, in Formula 1, R is an organic cation represented by Formula (R 6 R 7 N = CH-NR 8 R 9 ) + , and specifically, has a formula of (H 2 N = CH-NH 2 ) + . It may be, but is not limited thereto.
본원에서 사용된 알킬기는 치환되거나 치환되지 않으며, 선형이거나 또는 분기된 체인 포화 라디칼(branched chain saturated radical)일 수 있으며, 그것은 종종 치환되거나 치환되지 않은 선형 체인 포화 라디칼일 수 있으며, 예를 들어, 치환되지 않은 선형 체인 포화 라디칼일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원에서 사용된 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기는, 치환되거나 치환되지 않은, 직선의 또는 분기된 체인 포화 탄화수소 라디칼일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원에서 사용된 알킬기는, 탄소수가 1 내지 10 인 알킬기, 즉, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 또는 데실(decyl)기일 수 있고, 또는 탄소수가 1 내지 6 인 알킬기, 즉, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 또는 헥실기일 수 있으며, 또는 탄소수가 1 내지 4 인 알킬기, 즉, 메틸기, 에틸기, i-프로필기, n-프로필기, t-부틸기, s-부틸기, 또는 n-부틸기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As used herein, an alkyl group may be substituted or unsubstituted and may be linear or branched chain saturated radicals, which may often be substituted or unsubstituted linear chain saturated radicals, for example, Linear chain saturated radicals, but is not limited thereto. For example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms as used herein may be, but is not limited to, a straight or branched chain saturated hydrocarbon radical, substituted or unsubstituted. For example, an alkyl group as used herein may be an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, that is, a methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, or decyl ), Or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, that is, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, or a hexyl group, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, that is, a methyl group, an ethyl group , i-propyl group, n-propyl group, t-butyl group, s-butyl group, or n-butyl group may be, but is not limited thereto.
상기 알킬기가 치환되는 경우, 치환기(substituent)는 다음으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 치환기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다: 치환되거나 치환되지 않은 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 아릴기, 시아노(cyano)기, 아미노기, 탄소수가 1 내지 10 인 알킬아미노(alkylamino)기, 탄소수가 1 내지 10 인 디(di)알킬아미노기, 아릴아미노(arylamino)기, 디아릴아미노(diarylamino)기, 아릴알킬아미노(arylalkylamino)기, 아미드(amido)기, 아실아미드(acylamido)기, 하이드록시(hydroxy)기, 옥소(oxo)기, 할로(halo)기, 카르복시(carboxy)기, 에스테르(ester)기, 아실(acyl)기, 아실록시(acyloxy)기, 탄소수가 1 내지 20 인 알콕시(alkoxy)기, 아릴옥시(aryloxy)기, 할로알킬(haloalkyl)기, 설폰산(sulfonic acid)기, 설폰(sulfhydryl)기 (즉, 티올(thiol), -SH), 탄소수가 1 내지 10 인 알킬티오(alkylthio)기, 아릴티오(arylthio)기, 설포닐(sulfonyl)기, 인산(phosphoric acid)기, 인산염 에스테르(phosphate ester)기, 포스폰산(phosphonic acid)기, 및 포스포네이트 에스테르 (phosphonate ester)기. 예를 들어, 치환된 알킬기는, 할로겐알킬기, 수산알킬(hydroxyalkyl)기, 아미노알킬(aminoalkyl)기, 알콕시알킬(alkoxyalkyl)기, 또는 알카릴(alkaryl)기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 알카릴기는 치환된 탄소수가 1 내지 20 인 알킬기에 속하는 것으로서, 적어도 하나의 수소 원자가 아릴기로 치환된 경우를 의미하는 것이다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 수소 원자를 치환하는 아릴기는, 벤질(benzyl)기[페닐메틸(phenylmethyl), PhCH2-], 벤즈히드릴(benzhydryl)기(Ph2CH-), 트리틸(trityl)기[트리페닐메틸(triphenylmethyl), Ph3C-], 펜에틸(phenethyl)기[페닐에틸(phenylethyl), Ph-CH2CH2-], 스티릴(styryl)기(PhCH=CH-), 또는 신나밀(cinnamyl)기(PhCH=CHCH2-)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.When the alkyl group is substituted, the substituent may be one or more substituents selected from, but is not limited thereto: a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group , Cyano group, amino group, C1-C10 alkylamino group, C1-C10 dialkylamino group, arylamino group, diarylamino group , Arylalkylamino group, amide group, acylamide group, hydroxy group, oxo group, halo group, carboxy group, ester ), Acyl group, acyloxy group, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryloxy group, haloalkyl group, sulfonic acid group, Sulfhydryl groups (ie thiol, -SH), alkyl having 1 to 10 carbon atoms Alkylthio group, arylthio group, sulfonyl group, phosphoric acid group, phosphate ester group, phosphonic acid group, and phosphonate ester ester group. For example, the substituted alkyl group may include a halogenalkyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an alkaryl group, but is not limited thereto. no. The alkaryl group belongs to an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which means a case where at least one hydrogen atom is substituted with an aryl group. For example, the aryl group replacing the at least one hydrogen atom may be a benzyl group [phenylmethyl, PhCH 2- ], benzhydryl group (Ph 2 CH-), trityl ( trityl group [triphenylmethyl, Ph 3 C-], phenethyl group [phenylethyl, Ph-CH 2 CH 2- ], styryl group (PhCH = CH- ), Or may include a cinnamic group (PhCH = CHCH 2 −), but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 알킬기가 치환되는 경우, 알킬기를 치환하는 치환기는 1 개, 2 개, 또는 3 개일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, when the alkyl group is substituted, the substituent for substituting the alkyl group may be one, two, or three, but is not limited thereto.
본원에서 사용된 아릴기는, 치환되거나 치환되지 않은, 단일 고리(monocyclic) 또는 이중 고리(bicylic)의 방향성(aromatic) 그룹으로서, 이 그룹은 6 내지 14 의 탄소 원자들, 바람직하게는 링 부분에 6 내지 10 의 탄소 원자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원에서 사용된 아릴기에는 페닐(phenyl)기, 나프틸(naphthyl)기, 인데닐(indenyl)기, 및 인다닐(indanyl)기가 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아릴기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있는데, 상기 정의된 아릴기가 치환되는 경우, 치환기는 다음으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 치환기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다: 치환되지 않은 탄소수가 1 내지 6 인 알킬기 (아랄킬(aralkyl) 그룹을 형성함), 치환되지 않은 아릴기, 시아노(cyano)기, 아미노기, 탄소수가 1 내지 10 인 알킬아미노기, 탄소수가 1 내지 10 인 디알킬아미노기, 아릴아미노기, 디아릴아미노기, 아릴알킬아미노기, 아미드기, 아실아미드기, 하이드록시기, 할로기, 카르복시기, 에스테르기, 아실기, 아실록시기, 탄소수가 1 내지 20 인 알콕시기, 아릴록시기, 할로알킬기, 설프하이드릴기(즉, 티올, -SH), 탄소수가 1 내지 10 인 알킬티오기, 아릴티오기, 설폰산기, 인산기, 인산염 에스테르기, 포스폰산기, 및 설포닐기. 예를 들어, 치환된 아릴기는 1 개, 2 개, 또는 3 개의 치환기를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 치환된 아릴기는 단일의 탄소수가 1 내지 6 인 알킬렌(alkylene)기와 함께, 또는 화학식 [-X-(C1-C6)알킬렌], 또는 화학식 [-X-(C1-C6)알킬렌-X-]로서 표현되는 2 배위자(bidentate) 그룹과 함께 두 개의 위치들에서 치환될 수 있으며, 여기에서 X 는 O, S, 및 NR 로부터 선택되는 것일 수 있고, R 은 H, 아릴기, 또는 탄소수가 1 내지 6 인 알킬기일 수 있다. 예를 들어, 치환된 아릴기는 사이클로알킬(cycloalkyl)기 또는 헤테로사이크릴(heterocyclyl)기와 융해된 아릴기일 수 있다. 예를 들어, 아릴기의 링형 원자들은 하나 또는 그 이상의 헤테로원자들을 헤테로아릴기로서 포함할 수 있다. 이와 같은 아릴기 또는 헤테로아릴기는 치환된 또는 치환되지 않은 단일(mono)- 또는 이중사이클릭(bicyclic) 복소고리 방향족(heteroaromatic) 그룹이며, 상기 방향족 그룹은 하나 또는 그 이상의 헤테로원자들을 포함하는 링형 부분에 6 내지 10 의 원자들을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어 5- 또는 6-부분으로 갈라진 링으로서, O, S, N, P, Se 및 Si 로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자(heteroatom)를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 헤테로원자는 1 개, 2 개, 또는 3 개 포함될 수 있다. 예를 들어, 헤테로아릴기는 피리딜(pyridyl)기, 피라진일(pyrazinyl)기, 피리미딘일(pyrimidinyl)기, 피리다지닐(pyridazinyl)기, 후라닐(furanyl)기, 티에닐(thienyl)기, 피라졸리디닐(pyrazolidinyl)기, 피롤릴(pyrrolyl)기, 옥사졸릴(oxazolyl)기, 옥사디아졸릴(oxadiazolyl)기, 이소옥사졸릴(isoxazolyl)기, 티아디아졸릴(thiadiazolyl)기, 티아졸릴(thiazolyl)기, 이소티아졸릴(isothiazolyl)기, 이미다졸릴(imidazolyl)기, 피라졸릴(pyrazolyl)기, 퀴놀릴(quinolyl)기, 및 이소퀴놀릴(isoquinolyl)기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 헤테로아릴기는 치환되지 않을 수도 있고, 앞서 아릴기에 대해서 설명한 것과 같이 치환될 수도 있으며, 치환되는 경우 치환기는 예를 들어 1 개, 2 개, 또는 3 개일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As used herein, an aryl group is a monocyclic or bicyclic aromatic group, substituted or unsubstituted, which group is 6 to 14 carbon atoms, preferably 6 to the ring portion. And from 10 to 10 carbon atoms. For example, the aryl group used herein may include, but is not limited to, a phenyl group, a naphthyl group, an indenyl group, and an indanyl group. The aryl group may be substituted or unsubstituted. When the aryl group as defined above is substituted, the substituent may be one or more substituents selected from the following, but is not limited thereto: an unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms ( Forming an aralkyl group), unsubstituted aryl group, cyano group, amino group, alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, dialkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, arylamino group, diaryl Amino group, arylalkylamino group, amide group, acylamide group, hydroxy group, halo group, carboxyl group, ester group, acyl group, acyloxy group, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryloxy group, haloalkyl group, sulf high Drill groups (ie, thiols, -SH), alkylthio groups having 1 to 10 carbon atoms, arylthio groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, phosphate ester groups, phosphonic acid groups, and sulfonyl groups. For example, the substituted aryl group may have one, two, or three substituents, but is not limited thereto. For example, a substituted aryl group may be combined with a single C 1-6 alkylene group, or in the formula [-X- (C 1 -C 6 ) alkylene], or in the formula [-X- (C 1 May be substituted at two positions with a bidentate group represented by -C 6 ) alkylene-X-], wherein X may be selected from O, S, and NR, and R is H, an aryl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. For example, the substituted aryl group may be a cycloalkyl group or a heteroaryl group fused with a heterocyclyl group. For example, the ring atoms of an aryl group may contain one or more heteroatoms as a heteroaryl group. Such aryl or heteroaryl groups are substituted or unsubstituted mono- or bicyclic heterocyclic aromatic groups, which aromatic group comprises one or more heteroatoms. It may be to include from 6 to 10 atoms in. For example, a ring divided into 5- or 6-parts may include at least one heteroatom selected from O, S, N, P, Se, and Si. For example, one, two, or three heteroatoms may be included. For example, the heteroaryl group may be a pyridyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidinyl group, a pyridazinyl group, a furanyl group, a thienyl group , Pyrazolidinyl, pyrrolyl, oxazolyl, oxadiazolyl, isoxazolyl, thiadiazolyl, thiadiazolyl, thiazolyl thiazolyl group, isothiazolyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, quinolyl group, and isoquinolyl group may be included, but is not limited thereto It doesn't happen. For example, the heteroaryl group may not be substituted, and may be substituted as described above with respect to the aryl group, and when substituted, the substituent may be, for example, one, two, or three, but is not limited thereto. .
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 중 R 은 상기 유기 양이온에 추가로 알칼리 금속 양이온을 포함하는 것, 즉, 상기 유기 양이온과 상기 알칼리 금속 양이온의 혼합 양이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 경우, 상기 화학식 1 중 R 의 전체 양이온 중 상기 알칼리 금속 양이온의 몰 비율이 0 초과 내지 0.2 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 알칼리 금속 양이온은 Cs, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 양이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present disclosure, in Formula 1, R may include an alkali metal cation in addition to the organic cation, that is, may include a mixed cation of the organic cation and the alkali metal cation, but is not limited thereto. It doesn't happen. In this case, the molar ratio of the alkali metal cation among all the cations of R in Formula 1 may be greater than 0 to 0.2, but is not limited thereto. The alkali metal cation may include, but is not limited to, a cation of a metal selected from the group consisting of Cs, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, and combinations thereof.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 중 X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 X 는 한 가지 또는 두 가지 이상의 음이온을 포함할 수 있으며, 보다 상세하게는, 1 종 이상의 할라이드 음이온 또는 1 종 이상의 칼코게나이드 음이온, 또는 이들의 혼합 음이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 X 는 F-, Cl-, Br-, I-, S2-, Se2 -. Te2 -, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 X 는 1 가의 할라이드 음이온으로서, F-, Cl-, Br-, I-, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 음이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 X 는 2 가의 칼코게나이드 음이온으로서, S2-, Se2 -. Te2 -, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, X in Chemical Formula 1 may be one containing a halide anion or a chalcogenide anion, but is not limited thereto. For example, X in Formula 1 may include one or two or more anions, and more particularly, may include one or more halide anions or one or more chalcogenide anions, or mixed anions thereof. Can be. For example, X in the formula (1) is F -, Cl -, Br - , I -, S 2-, Se 2 -. Te 2 -, and but can be to include those selected from the group consisting of the combinations thereof, but is not limited thereto. For example, in Formula 1, X is a monovalent halide anion, and may include one or more anions selected from the group consisting of F , Cl , Br , I , and combinations thereof, It is not limited to this. For example, X is a divalent chalcogenide anion of the formula 1, S 2-, Se 2 - . Te 2 -, and but can be to include those selected from the group consisting of the combinations thereof, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbIxCly(0≤x≤3 인 실수, 0≤y≤3 인 실수, 및 x+y=3), CH3NH3PbIxBry(0≤x≤3 인 실수, 0≤y≤3 인 실수, 및 x+y=3), CH3NH3PbClxBry(0≤x≤3 인 실수, 0≤y≤3 인 실수, 및 x+y=3), 및 CH3NH3PbIxFy(0≤x≤3 인 실수, 0≤y≤3 인 실수, 및 x+y=3)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있으며, 또한, (CH3NH3)2PbIxCly(0≤x≤4 인 실수, 0≤y≤4 인 실수, 및 x+y=4), (CH3NH3)2PbIxBry(0≤x≤4 인 실수, 0≤y≤4 인 실수, 및 x+y=4), (CH3NH3)2PbClxBry(0≤x≤4 인 실수, 0≤y≤4 인 실수, 및 x+y=4), 및 (CH3NH3)2PbIxFy(0≤x≤4 인 실수, 0≤y≤4 인 실수, 및 x+y=4)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the perovskite compound of Formula 1 is CH 3 NH 3 PbI x Cl y (real number 0≤x≤3, real number 0≤y≤3, and x + y = 3) , CH 3 NH 3 PbI x Br y (real number 0≤x≤3, real number 0≤y≤3, and x + y = 3), CH 3 NH 3 PbCl x Br y (0≤x≤3 real number , Real with 0 ≦ y ≦ 3, and x + y = 3), and CH 3 NH 3 PbI x F y (real with 0 ≦ x3 , real with 0 ≦ y3 , and x + y = 3). One or more may be selected from (CH 3 NH 3 ) 2 PbI x Cl y (real number 0≤x≤4, real number 0≤y≤4, and x + y = 4), (CH 3 NH 3 ) 2 PbI x Br y (real number 0 ≦ x ≦ 4, real number 0 ≦ y ≦ 4, and x + y = 4), (CH 3 NH 3 ) 2 PbCl x Br y (0 ≦ xReal number 4, real number 0 ≦ y ≦ 4, and x + y = 4), and (CH 3 NH 3 ) 2 PbI x F y (real number 0 ≦ x ≦ 4, real number 0 ≦ y ≦ 4, and x + y = 4) may be selected from one or more, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbI3, CH3NH3PbBr3, CH3NH3PbCl3, CH3NH3PbF3, CH3NH3PbBrI2, CH3NH3PbBrCl2, CH3NH3PbIBr2, CH3NH3PbICl2, CH3NH3PbClBr2, CH3NH3PbI2Cl, CH3NH3SnBrI2, CH3NH3SnBrCl2, CH3NH3SnF2Br, CH3NH3SnIBr2, CH3NH3SnICl2, CH3NH3SnF2I, CH3NH3SnClBr2, CH3NH3SnI2Cl, 및 CH3NH3SnF2Cl 로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 페로브스카이트 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the perovskite compound of Formula 1 is CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbBr 3 , CH 3 NH 3 PbCl 3 , CH 3 NH 3 PbF 3 , CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 PbClBr 2 , CH 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnBrI 2 , CH 3 NH 3 SnBrCl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnIBr 2 , CH 3 NH 3 SnICl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 I, CH 3 NH 3 SnClBr 2 , CH 3 NH 3 SnI 2 Cl, and CH One or more perovskite compounds selected from 3 NH 3 SnF 2 Cl, but is not limited thereto.
예를 들면, 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbBrI2, CH3NH3PbBrCl2, CH3NH3PbIBr2, CH3NH3PbICl2, CH3NH3PbClBr2, CH3NH3PbI2Cl, CH3NH3SnBrI2, CH3NH3SnBrCl2, CH3NH3SnF2Br, CH3NH3SnIBr2, CH3NH3SnICl2, CH3NH3SnF2I, CH3NH3SnClBr2, CH3NH3SnI2Cl, 및 CH3NH3SnF2Cl 로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 페로브스카이트 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, a perovskite compound of the formula (I) is CH 3 NH 3 PbBrI 2, CH 3 NH 3 PbBrCl 2, CH 3 NH 3 PbIBr 2, CH 3 NH 3 PbICl 2, CH 3 NH 3 PbClBr 2, CH 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnBrI 2 , CH 3 NH 3 SnBrCl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnIBr 2 , CH 3 NH 3 SnICl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 I It may be, but is not limited to, one or more perovskite compounds selected from CH 3 NH 3 SnClBr 2 , CH 3 NH 3 SnI 2 Cl, and CH 3 NH 3 SnF 2 Cl.
예를 들면, 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbBrI2, CH3NH3PbBrCl2, CH3NH3PbIBr2, CH3NH3PbICl2, CH3NH3PbClBr2, CH3NH3PbI2Cl, CH3NH3SnF2Br, CH3NH3SnF2I, 및 CH3NH3SnF2Cl 로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 페로브스카이트 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the perovskite compound of Chemical Formula 1 is CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 PbClBr 2 , CH One or more perovskite compounds selected from 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnF 2 I, and CH 3 NH 3 SnF 2 Cl, including but not limited to: no.
예를 들면, 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbBrI2, CH3NH3PbBrCl2, CH3NH3PbIBr2, CH3NH3PbICl2, CH3NH3PbClBr2, CH3NH3PbI2Cl, CH3NH3SnF2Br, CH3NH3SnF2I, 및 CH3NH3SnF2Cl 로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 페로브스카이트 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the perovskite compound of Chemical Formula 1 is CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 PbClBr 2 , CH One or more perovskite compounds selected from 3 NH 3 PbI 2 Cl, CH 3 NH 3 SnF 2 Br, CH 3 NH 3 SnF 2 I, and CH 3 NH 3 SnF 2 Cl, including but not limited to: no.
예를 들면, 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbBrI2, CH3NH3PbBrCl2, CH3NH3PbIBr2, CH3NH3PbICl2, CH3NH3SnF2Br, 및 CH3NH3SnF2I 로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 페로브스카이트 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the perovskite compound of Formula 1 may be selected from CH 3 NH 3 PbBrI 2 , CH 3 NH 3 PbBrCl 2 , CH 3 NH 3 PbIBr 2 , CH 3 NH 3 PbICl 2 , CH 3 NH 3 SnF 2 Br, And one or more perovskite compounds selected from CH 3 NH 3 SnF 2 I, but is not limited thereto.
예를 들어, 본원의 일 구현예에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막에 포함되는 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3PbBr3 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물은 일반적인 유기 염료에 비하여 흡광 계수가 지수 단위로 높아서 얇은 필름에서도 매우 우수한 집광효과를 보이며, 이에 따라 상기 화학식 1 의 페로브스카이트 화합물을 사용하는 경우, 발광 소자가 얇은 광활성층을 가지더라도 높은 에너지 전환효율이 달성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, it is not a perovskite compound of the formula (1) contained in the perovskite nano-crystal thin film in accordance with one embodiment of the present application is CH 3 NH 3 PbBr on 3 days, but limited. The perovskite compound of Chemical Formula 1 has a high light absorption coefficient in exponential unit compared to a general organic dye, and thus exhibits a very good light condensing effect even in a thin film. Accordingly, when the perovskite compound of Chemical Formula 1 is used, a light emitting device Although a thin photoactive layer has a high energy conversion efficiency can be achieved, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기할로겐화물은 하기 화학식 2 로 표시되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the organic halide may be represented by Formula 2, but is not limited thereto.
[화학식 2][Formula 2]
RXRX
보다 상세하게는, 상기 화학식 2 에서, R 은 C1- 24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고, X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.More specifically, in the above formula 2, R is a C 1- 24 alkyl group, an amine group substituted with an alkyl group, or an alkali metal, X is It is however possible that it comprises halide anions or chalcogenide anion, limited to no.
바람직하게는, 상기 유기할로겐화물은 CH3NH3Br 로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the organic halide may be selected from CH 3 NH 3 Br, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속할로겐화물은 하기 화학식 3 으로 표시되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the metal halide may be represented by the following Chemical Formula 3, but is not limited thereto.
[화학식 3][Formula 3]
MX2 MX 2
보다 상세하게는, 상기 화학식 3 에서, M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.More specifically, in Formula 3, M includes a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof. And, X may be to include a halide anion or chalcogenide anion, but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 금속할로겐화물은 PbBr2 로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the metal halide may be selected from PbBr 2 , but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 루이스 염기 화합물은 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide, DMSO), H2O, N,N-디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide), N-메틸-2-피롤리디온(N-Methyl-2-pyrrolidione), N-메틸-2-피리딘(N-Methyl-2-pyridine), 2,6-디메틸-γ-피론(2,6-Dimethyl-γ-pyrone), 아세트아미드(Acetamide), 우레아(Urea), 티오우레아(Thiourea), N,N-디메틸티오아세트아미드(N,N-Dimethylthioacetamide), 티오아세트아미드(Thioacetamide), 에틸렌이아민(Ethylenediamine), 테트라에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine), 2,2'-바이피리딘(2,2'-Bipyridine), 1,10-피페리딘(1,10-Piperidine), 아닐린(Aniline), 피롤리딘(Pyrrolidine), 디에틸아민(Diethylamine), N-메틸피롤리딘(N-Methylpyrrolidine), n-프로필아민(n-Propylamine)에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the Lewis base compound is dimethyl sulfoxide (Dimethylsulfoxide (DMSO), H 2 O, N, N-dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide), N-methyl-2-pyrrolidinone (N-Methyl-2-pyrrolidione), N-Methyl-2-pyridine, 2,6-dimethyl-γ-pyrone, acetamide (Acetamide), Urea, Thiourea, N, N-dimethylthioacetamide, N, N-Dimethylthioacetamide, Thioacetamide, Ethylenediamine, Tetramethylethylenediamine ), 2,2'-Bipyridine, 1,10-Piperidine, Aniline, Pyrrolidine, Diethylamine ), N-methylpyrrolidine (N-Methylpyrrolidine), may be one or more compounds selected from n-propylamine (n-Propylamine), but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 루이스 염기 화합물은 디메틸설폭사이드로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the Lewis base compound may be selected from dimethyl sulfoxide, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF), 감마-부티로락톤(Gamma-butyrolactone), 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone), N-메틸-2-피리딘(N-Methyl-2-pyridine), 피리딘(Pyridine), 아닐린(Aniline), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the first solvent is dimethylformamide (Dimethylformamide (DMF), gamma-butyrolactone), dimethylacetamide (Dimethylacetamide), N-methylpyrrolidone (N-Methylpyrrolidone ), N-methyl-2-pyridine, pyridine, aniline, and combinations thereof, but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 제 1 용매는 디메틸포름아미드로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the first solvent may be selected from dimethylformamide, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기할로겐화물 및 상기 금속할로겐화물은 1:1 내지 10:1 의 몰 비로서 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 유기할로겐화물 및 상기 금속할로겐화물은 1:1 내지 5:1 의 몰 비로서 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the organic halide and the metal halide may be added in a molar ratio of 1: 1 to 10: 1, but is not limited thereto. Preferably, the organic halide and the metal halide may be added in a molar ratio of 1: 1 to 5: 1, but are not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속할로겐화물 및 상기 루이스 염기 화합물은 1:1 내지 1:5 의 몰 비로서 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 금속할로겐화물 및 상기 루이스 염기 화합물은 1:1 내지 1:2 의 몰 비로서 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the metal halide and the Lewis base compound may be added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 5, but are not limited thereto. Preferably, the metal halide and the Lewis base compound may be added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 2, but are not limited thereto.
이어서, 상기 어덕트 착물을 기재 상에 도포한다 (S200).Subsequently, the adduct complex is applied onto the substrate (S200).
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어덕트 착물은 상기 루이스 염기 화합물이 상기 유기할로겐화물 및 상기 금속할로겐화물 사이에 결합하는 것으로서, 상기 어덕트 착물을 스핀 코팅 하여 용매가 기화되어도 결정이 형성되지 않는다.In one embodiment of the present application, the adduct complex is the Lewis base compound is bonded between the organic halide and the metal halide, the crystals are not formed even if the solvent is vaporized by spin coating the adduct complex .
상기 기재는 전도성 투명 기재일 수 있으며, 예를 들어, 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, 주석계 산화물, 산화아연, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 함유하는 유리 기재 또는 플라스틱 기재를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 기재는 전도성 및 투명성을 가지는 물질이라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다.The substrate may be a conductive transparent substrate, for example, indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , tin oxide, zinc oxide, And it may be to include a glass substrate or a plastic substrate containing a material selected from the group consisting of, but is not limited thereto. Specifically, the substrate may be used without particular limitation as long as it is a material having conductivity and transparency.
예를 들어, 상기 플라스틱 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, the plastic substrate may include one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polypropylene, polyimide, triacetyl cellulose, and combinations thereof, but is not limited thereto. It is not.
예를 들어, 상기 기재는 3 족 금속, 예를 들어, Al, Ga, In, Ti, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 도핑되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, the substrate may include, but is not limited to, doped with a metal selected from the group consisting of Group 3 metals such as Al, Ga, In, Ti, and combinations thereof.
이어서, 상기 기재 상에 제 2 용매를 첨가하여 코팅 한다 (S300).Subsequently, a second solvent is added to the substrate and coated (S300).
상기 제 2 용매는 디에틸에테르(Diethylether), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone), 아세토니트릴(Acetonitrile), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 톨루엔(Toluene), 1,2-디클로로벤젠(1,2-Dichlorobenzene), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The second solvent is diethylether, N-methylpyrrolidone, N-Methylpyrrolidone, Acetonitrile, Acetone, Acetone, Tetrahydrofuran, Toluene, 1,2 -Dichlorobenzene (1,2-Dichlorobenzene), and may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 제 2 용매는 디에틸에테르로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Preferably, the second solvent may be selected from diethyl ether, but is not limited thereto.
상기 제 2 용매는 상기 어덕트 착물 상의 상기 루이스 염기 화합물의 제거에 용이할 수 있다.The second solvent may facilitate the removal of the Lewis base compound on the adduct complex.
상기 코팅은 스핀 코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing), 전기분무(electrospray), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되어 이루어지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 코팅은 스핀 코팅으로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The coating may be spin coating, bar coating, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof. It may be selected from the group consisting of, but is not limited thereto. Preferably, the coating may be selected from spin coating, but is not limited thereto.
상기 스핀 코팅은 상기 기재를 고속으로 회전시켜 상기 기재 상에 상기 어덕트 착물을 얇게 코팅하는 방법으로서, 상기 제 2 용매를 빠르게 휘발시킬 수 있다. 또한, 상기 스핀 코팅은 점도가 낮은 용액을 코팅할 때 유리한 장점이 있다. The spin coating is a method of thinly coating the adduct complex on the substrate by rotating the substrate at high speed, and may rapidly volatilize the second solvent. In addition, the spin coating has an advantage when coating a low viscosity solution.
이어서, 상기 기재 상에 반용매를 첨가하여 진공 어닐링 한다 (S400).Subsequently, an anti-solvent is added on the substrate to vacuum annealing (S400).
상기 반용매는 상기 페로브스카이트 물질을 용해시키지 않는 용매를 의미하는 것으로서, 클로로포름(Chloroform), 헥센(Hexene), 사이클로헥센(cyclohexene), 1,4-다이옥센(1,4-Dioxane), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 트리에틸아민(Triethylamine), 클로로벤젠(Chlorobenzene), 에틸아민(Ethylamine), 에틸에테르(Ethylether), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 아세틱엑시드(Acetic acid), 1,2-다이클로로벤젠(1,2-Dichlorobenznene), Tert-부틸알콜(Tert-Butyl alcohol), 2-부탄올(2-Butanol), 이소프로판올(Isopropanol), 메틸에틸케톤(Methylethylketone), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 비극성 유기용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The anti-solvent refers to a solvent that does not dissolve the perovskite material, such as chloroform, hexene, cyclohexene, 1,4-dioxane, 1,4-dioxane, Benzene, Toluene, Triethylamine, Chlorobenzene, Ethylamine, Ethylamine, Ethylether, Ethylacetate, Acetic Acid, 1 1,2-Dichlorobenznene, Tert-Butyl alcohol, 2-Butanol, Isopropanol, Methylethylketone, and combinations thereof It may be to include a non-polar organic solvent selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 반용매는 클로로포름으로 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Preferably, the anti-solvent may be selected from chloroform, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 진공 어닐링은 진공 오븐 내에서 건조시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 도 4f 및 도 4g 와 같이, 상기 진공 어닐링 공정에 의해 제조된 페로브스카이트 나노결정 박막은 기존의 열 어닐링 공정에 의해 제조된 페로브스카이트 나노결정 박막에 비해 전류 효율 및 양자 효율이 개선되어, 결과적으로 발광 소자의 성능을 향상시키는 효과를 달성할 수 있다.In one embodiment of the present application, the vacuum annealing may be to dry in a vacuum oven, but is not limited thereto. In this regard, as shown in FIGS. 4F and 4G, the perovskite nanocrystal thin film manufactured by the vacuum annealing process is more efficient than the perovskite nanocrystalline thin film manufactured by the conventional thermal annealing process. The efficiency is improved, and as a result, the effect of improving the performance of the light emitting element can be achieved.
상기 진공 어닐링 단계를 거치면 상기 반용매 및 상기 루이스 염기 화합물이 결합한 루이스 염기 화합물이 제거되고 페로브스카이트 나노결정이 형성된다.After the vacuum annealing step, the Lewis base compound to which the anti-solvent and the Lewis base compound are combined is removed to form perovskite nanocrystals.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 제조 방법을 통해 제조한, 페로브스카이트 나노결정 박막에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.The second aspect of the present application relates to the perovskite nanocrystal thin film manufactured by the manufacturing method according to the first aspect of the present application, and detailed descriptions of portions overlapping with the first aspect of the present application are omitted. The content described with respect to the first aspect of the present application may be equally applied even if the description thereof is omitted in the second aspect of the present application.
바람직하게, 상기 페로브스카이트 나노결정 박막은 화학식이 CH3NH3PbBr3 로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the perovskite nanocrystal thin film may include a perovskite compound represented by the formula CH 3 NH 3 PbBr 3 , but is not limited thereto.
본원의 제 3 측면은, 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 형성된 정공수송층; 상기 정공수송층 상에 형성되고, 본원의 제 2 측면에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막을 포함하는 광활성층; 상기 광활성층 상에 형성된 전자수송층; 및 상기 전자수송층 상에 형성된 제 2 전극;을 포함하는, 발광 소자에 관한 것이다.A third aspect of the present application, the first electrode; A hole transport layer formed on the first electrode; A photoactive layer formed on the hole transport layer and including a perovskite nanocrystalline thin film according to the second aspect of the present application; An electron transport layer formed on the photoactive layer; And a second electrode formed on the electron transport layer.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 전극은 기재 상에 위치할 수 있다. 상기 기재는 발광소자의 지지체가 되는 것으로, 투명한 소재일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 기재는 유연한 성질의 소재 또는 경질의 소재일 수 있으며, 바람직하게는 유연한 성질의 소재일 수 있다. 예를 들어, 상기 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리스틸렌(polystyrene), 폴리이미드(polyimide), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리에틸렌(polyethylene), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the first electrode may be located on the substrate. The substrate may be a support of the light emitting device, and may be a transparent material, but is not limited thereto. In addition, the substrate may be a flexible material or a hard material, preferably a flexible material. For example, the substrate may be polyethylene terephthalate, polystyrene, polyimide, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, and these It may be selected from the group consisting of the combination of.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 전극은 정공이 주입되는 전극으로서, 전도성 있는 성질의 소재로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 1 전극은 그라펜, 탄소나노튜브, 환원된 산화그라펜, 금속 나노와이어, 금속 그리드, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 전도성 금속산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 금속산화물은 ITO, AZO(Al-doped ZnO), GZO(Ga-doped ZnO), IGZO(In,Ga-dpoed ZnO), MZO(Mg-doped ZnO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nbdpoed TiO2, CuAlO2. 및 이들의 조합들로 이루어지는 금속산화물로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the first electrode is an electrode injecting holes, may be made of a material of a conductive nature, but is not limited thereto. For example, the first electrode may be selected from the group consisting of graphene, carbon nanotubes, reduced graphene oxide, metal nanowires, metal grids, and combinations thereof. More specifically, it may be a conductive metal oxide. For example, the conductive metal oxide is ITO, AZO (Al-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), IGZO (In, Ga-dpoed ZnO), MZO (Mg-doped ZnO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO 2 , Nbdpoed TiO 2 , CuAlO 2 . And it may be selected from a metal oxide consisting of a combination thereof, but is not limited thereto.
본원이 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 전극을 형성하기 위한 증착 공정으로는 물리적 기상 증착(physical vapor deposition), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition), 스퍼터링(sputtering), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition), 증발법(thermal evaporation), 전자빔 증발법(electron beam evaporation), 원자층 증착(atomic layer deposition) 또는 분자선 에피택시 증착(molecular beam epitaxy)을 이용할 수 있다. 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정공수송층은 단분자 정공전달물질 또는 고분자 정공전달물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present disclosure, a deposition process for forming the first electrode may include physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sputtering, and pulsed laser deposition. ), Thermal evaporation, electron beam evaporation, atomic layer deposition, or molecular beam epitaxy. According to the exemplary embodiment of the present application, the hole transport layer may include a single molecule hole transport material or a polymer hole transport material, but is not limited thereto.
보다 상세하게는, 상기 단분자 정공전달물질로서, 2,2’,7,7’-테트라키스(디페닐아미노)-9,9’-스피로비플루오렌(2,2',7,7'-tetrakis(diphenylamino)-9.9'-spirobifluorene, Spiro-MeOTAD)를 사용할 수 있고, 상기 고분자 정공전달물질로서 폴리스티렌 설폰산염(polystyrene sulfonate, PEDOT:PSS), 폴리-헥실티오펜(poly-hexylthiophene), 폴리트리아릴아민(polytriarylamine), 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이외에도, 4-터트-뷰틸피리딘(4-tert-Butylpyridine), 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드 리튬염(Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt, Li-TFSI), 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)(poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)), 폴리(2,5-비스(2-데실 도데실)피롤로(3,4-c)피롤-1,4(2H,5H)-디온-(E)-1,2-디(2,2’-비티오펜-5-일)에텐)(poly(2,5-bis(2-decyl dodecyl)pyrrolo(3,4-c)pyrrole-1,4(2H,5H)-dione-(E)-1,2-di(2,2'-bithiophen-5-yl)ethane)) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. More specifically, as the single molecule hole transport material, 2,2 ', 7,7'-tetrakis (diphenylamino) -9,9'-spirobifluorene (2,2', 7,7 ' -tetrakis (diphenylamino) -9.9'-spirobifluorene, Spiro-MeOTAD) can be used, and as the polymer hole transport material, polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), poly-hexylthiophene, poly Polytriarylamine, or poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) may be used, but is not limited thereto. In addition, 4-tert-Butylpyridine, bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt (Li-TFSI), poly (2-methoxy-5 -(2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) (poly (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene)), poly (2,5-bis ( 2-decyl dodecyl) pyrrolo (3,4-c) pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione- (E) -1,2-di (2,2'-bithiophen-5-yl) Poly (2,5-bis (2-decyl dodecyl) pyrrolo (3,4-c) pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione- (E) -1,2-di (2,2 '-bithiophen-5-yl) ethane)) and combinations thereof may be used, but is not limited thereto.
또한, 예를 들어, 상기 정공수송층은 도핑 물질로서 Li 계열 도펀트, Co 계열 도펀트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 도펀트를 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 정공전달물질로서, spiro-MeOTAD, Li-TFSI 및 tBP 의 혼합 물질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In addition, for example, the hole transport layer may be a dopant selected from the group consisting of Li-based dopants, Co-based dopants, and combinations thereof as the doping material, but is not limited thereto. For example, as the hole transport material, a mixed material of spiro-MeOTAD, Li-TFSI, and tBP may be used, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 정공수송층과 관련하여, 상기 페로브스카이트 나노결정 사이의 빈 공간을 채우며 상기 정공수송층이 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, in relation to the hole transport layer, the hole transport layer may be formed while filling the empty space between the perovskite nanocrystals, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광활성층은 상기 페로브스카이트 나노결정을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 광활성층이 상기 페로브스카이트 나노결정을 가지는 경우, 페로브스카이트로부터 정공수송층으로의 정공전달 및 페로브스카이트/정공수송층 계면의 분리 문제가 개선되도록 할 수 있고, 이에 따라 광전변환 효율 등 발광 소자의 성능이 향상되는 효과가 달성될 수 있다.In one embodiment of the present application, the photoactive layer may be one having the perovskite nanocrystals, but is not limited thereto. For example, when the photoactive layer has the perovskite nanocrystals, the problem of hole transfer from the perovskite to the hole transport layer and separation of the perovskite / hole transport layer interface may be improved. Accordingly, the effect of improving the performance of the light emitting device such as photoelectric conversion efficiency can be achieved.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자수송층은 다공성 금속산화물 입자층을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 유기 반도체, 무기 반도체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electron transport layer may be to include a porous metal oxide particle layer, but is not limited thereto. For example, an organic semiconductor, an inorganic semiconductor, or a mixture thereof may be included, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자수송층은 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트륨, 니오브, 탄탈, 바나듐, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present disclosure, the electron transport layer includes a metal oxide selected from the group consisting of titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, gallium, indium, yttrium, niobium, tantalum, vanadium, and combinations thereof. It may be, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 금속산화물은 이산화 티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2), 티타늄(Ⅱ)클로라이드(TiCl2), 산화아연(ZnO), 산화구리(Ⅱ)(CuO), 산화니켈(Ⅱ)(NiO), 산화코발트(Ⅱ)(CoO), 산화인듐(In2O3), 산화텅스텐(WO3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화란탄(La2O3), 산화네오디뮴(Nd2O3), 산화이트륨(Y2O3), 산화세륨(CeO2), 산화납(PbO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화철(Fe2O3), 산화비스무트(Bi2O3), 오산화바나듐(V2O5), 산화 바나듐(V)(VO2), 오산화나이오븀(Nb2O5), 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)(Co3O4), 알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 전극이 애노드인 경우, 상기 제 2 전극은 캐소드일 수 있다. For example, the metal oxide is titanium dioxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), titanium (II) chloride (TiCl 2 ), zinc oxide (ZnO), copper oxide (II) (CuO), nickel oxide ( II) (NiO), cobalt (II) (CoO), indium oxide (In 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), Neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), lead oxide (PbO), zirconium oxide (ZrO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), vanadium oxide (V) (VO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), cobalt (IV) cobalt (II) (Co 3 O 4 ), but may be selected from the group consisting of aluminum (Al 2 O 3 ) and combinations thereof, but is not limited thereto. According to the exemplary embodiment of the present disclosure, when the first electrode is an anode, the second electrode may be a cathode.
상기 제 2 전극은 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 2 전극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극은 전면 발광 소자를 얻기 위해 ITO 또는 IZO 을 사용할 수 있다.The second electrode may be selected from the group consisting of metals, alloys, electrically conductive compounds, and combinations thereof having a relatively low work function, but is not limited thereto. For example, the second electrode may be lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al-Li), calcium (Ca), magnesium-indium (Mg-In), magnesium-silver (Mg-Ag), and combinations thereof. In addition, the second electrode may use ITO or IZO to obtain a top light emitting device.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.
[실시예 1] CH3NH3Br 의 합성Example 1 Synthesis of CH 3 NH 3 Br
먼저, 메틸아민(30 mL, 메탄올 중 40 wt%) 용액 및 브롬화 수소(50 mL, 물 중 48 wt%) 용액을 자기 교반기가 달린 둥근 플라스크 상에서 혼합하여 교반시켰다. 보다 상세하게는, 합성 반응이 빙점조 내에서 2 시간 동안 진행되었다. 이후, 증발기(evaporator)를 이용하여 60℃ 에서 용매를 증발시켰으며, 이로써 수득된 침전물은 디에틸 에테르(diethyl ether)를 이용하여 3 회 세척하였다. 이후, 세척한 침전물은 비커에 옮겨 60℃ 의 진공 오븐 내에서 24 시간 동안 건조시켜, CH3NH3Br 을 제조하였다.First, a solution of methylamine (30 mL, 40 wt% in methanol) and a solution of hydrogen bromide (50 mL, 48 wt% in water) were mixed and stirred on a round flask with a magnetic stirrer. More specifically, the synthesis reaction proceeded for 2 hours in an ice bath. Thereafter, the solvent was evaporated at 60 ° C. using an evaporator, and the precipitate thus obtained was washed three times with diethyl ether. Thereafter, the washed precipitate was transferred to a beaker and dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 24 hours to prepare CH 3 NH 3 Br.
[실시예 2] CH3NH3PbBr3 박막의 제조Example 2 Preparation of CH 3 NH 3 PbBr 3 Thin Film
도 4a 를 참조하여, 먼저, 상온에서, 디메틸포름아미드(DMF, 494 mg, 99.8%) 용액 상에 3 mmol(336 mg)의 CH3NH3Br, 1 mmol 의 PbBr2(99.999%) 및 2 mmol 의 디메틸설폭사이드(DMSO, 156 mg, Sigma, >99.9%)을 용해하여 전구체 용액을 준비하였다. 상기 전구체 용액을 0.45 ㎛ 크기의 주사기 필터를 이용하여 여과시켰다. 이후, 유리 기판을 초음파를 이용하여 에탄올에서 15 분 동안 세척하였다. 이후, 상기 전구체 용액을 상기 유리 기판 상에 적하하고, 4000 rpm의 속도로 30 초 동안 스핀 코팅 하였다 (가속도 = 1000 rpm/s). 이후, 상기 코팅된 유리 기판 상에 디에틸 에테르 (0.4 mL)를 적하하여 10 초 동안 스핀 코팅 하였다. 이후, 클로로포름을 상기 코팅된 CH3NH3PbBr3 박막 상에 적하하여 진공 오븐 내에서 10 분 동안 건조시킴으로써, 페로브스카이트 나노결정 박막이 형성되었다.Referring to FIG. 4A, first, at room temperature, 3 mmol (336 mg) of CH 3 NH 3 Br, 1 mmol of PbBr 2 (99.999%) and 2 on dimethylformamide (DMF, 494 mg, 99.8%) solution Precursor solution was prepared by dissolving mmol of dimethylsulfoxide (DMSO, 156 mg, Sigma,> 99.9%). The precursor solution was filtered using a 0.45 μm syringe filter. The glass substrate was then washed for 15 minutes in ethanol using ultrasonic waves. The precursor solution was then dropped onto the glass substrate and spin coated for 30 seconds at a speed of 4000 rpm (acceleration = 1000 rpm / s). Thereafter, diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds. Thereafter, chloroform was dropped on the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film and dried in a vacuum oven for 10 minutes to form a perovskite nanocrystalline thin film.
[비교예 1] Comparative Example 1
먼저, 상온에서, 디메틸포름아미드(494 mg, 99.8%) 용액 상에 1 mmol(112 mg)의 CH3NH3Br, 1 mmol 의 PbBr2(99.999%) 및 2 mmol 의 디메틸설폭사이드(DMSO, 156 mg, Sigma, >99.9%)을 용해하여 전구체 용액을 준비하였다. 상기 전구체 용액을 0.45 ㎛ 크기의 주사기 필터를 이용하여 여과시켰다. 이후, 유리 기판을 초음파를 이용하여 에탄올에서 15 분 동안 세척하였다. 이후, 상기 전구체 용액을 상기 유리 기판 상에 적하하고, 4000 rpm의 속도로 30 초 동안 스핀 코팅 하였다 (가속도 = 1000 rpm/s). 이후, 상기 코팅된 유리 기판 상에 디에틸 에테르 (0.4 mL)를 적하하여 10 초 동안 스핀 코팅 하였다. 이후, 클로로포름을 상기 코팅된 CH3NH3PbBr3 박막 상에 적하하여 100℃ 에서 2 분 동안 열처리 한 후, 65℃ 에서 1 분 동안 열처리 함으로써, 디메틸설폭사이드가 제거된 페로브스카이트 나노결정 박막이 형성되었다.First, at room temperature, 1 mmol (112 mg) of CH 3 NH 3 Br, 1 mmol of PbBr 2 (99.999%) and 2 mmol of dimethylsulfoxide (DMSO, on a solution of dimethylformamide (494 mg, 99.8%) 156 mg, Sigma,> 99.9%) was dissolved to prepare a precursor solution. The precursor solution was filtered using a 0.45 μm syringe filter. The glass substrate was then washed for 15 minutes in ethanol using ultrasonic waves. The precursor solution was then dropped onto the glass substrate and spin coated for 30 seconds at a speed of 4000 rpm (acceleration = 1000 rpm / s). Thereafter, diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds. Subsequently, chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide. Was formed.
[비교예 2]Comparative Example 2
먼저, 상온에서, 디메틸포름아미드(494 mg, 99.8%) 용액 상에 2 mmol(224 mg)의 CH3NH3Br, 1 mmol 의 PbBr2(99.999%) 및 2 mmol 의 디메틸설폭사이드(DMSO, 156 mg, Sigma, >99.9%)을 용해하여 전구체 용액을 준비하였다. 상기 전구체 용액을 0.45 ㎛ 크기의 주사기 필터를 이용하여 여과시켰다. 이후, 유리 기판을 초음파를 이용하여 에탄올에서 15 분 동안 세척하였다. 이후, 상기 전구체 용액을 상기 유리 기판 상에 적하하고, 4000 rpm의 속도로 30 초 동안 스핀 코팅 하였다 (가속도 = 1000 rpm/s). 이후, 상기 코팅된 유리 기판 상에 디에틸 에테르 (0.4 mL)를 적하하여 10 초 동안 스핀 코팅 하였다. 이후, 클로로포름을 상기 코팅된 CH3NH3PbBr3 박막 상에 적하하여 100℃ 에서 2 분 동안 열처리 한 후, 65℃ 에서 1 분 동안 열처리 함으로써, 디메틸설폭사이드가 제거된 페로브스카이트 나노결정 박막이 형성되었다.First, at room temperature, 2 mmol (224 mg) of CH 3 NH 3 Br, 1 mmol of PbBr 2 (99.999%) and 2 mmol of dimethylsulfoxide (DMSO, on a solution of dimethylformamide (494 mg, 99.8%) 156 mg, Sigma,> 99.9%) was dissolved to prepare a precursor solution. The precursor solution was filtered using a 0.45 μm syringe filter. The glass substrate was then washed for 15 minutes in ethanol using ultrasonic waves. The precursor solution was then dropped onto the glass substrate and spin coated for 30 seconds at a speed of 4000 rpm (acceleration = 1000 rpm / s). Thereafter, diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds. Subsequently, chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide. Was formed.
[비교예 3]Comparative Example 3
먼저, 상온에서, 디메틸포름아미드(494 mg, 99.8%) 용액 상에 3 mmol(336 mg)의 CH3NH3Br, 1 mmol 의 PbBr2(99.999%) 및 2 mmol 의 디메틸설폭사이드(DMSO, 156 mg, Sigma, >99.9%)을 용해하여 전구체 용액을 준비하였다. 상기 전구체 용액을 0.45 ㎛ 크기의 주사기 필터를 이용하여 여과시켰다. 이후, 유리 기판을 초음파를 이용하여 에탄올에서 15 분 동안 세척하였다. 이후, 상기 전구체 용액을 상기 유리 기판 상에 적하하고, 4000 rpm의 속도로 30 초 동안 스핀 코팅 하였다 (가속도 = 1000 rpm/s). 이후, 상기 코팅된 유리 기판 상에 디에틸 에테르 (0.4 mL)를 적하하여 10 초 동안 스핀 코팅 하였다. 이후, 클로로포름을 상기 코팅된 CH3NH3PbBr3 박막 상에 적하하여 100℃ 에서 2 분 동안 열처리 한 후, 65℃ 에서 1 분 동안 열처리 함으로써, 디메틸설폭사이드가 제거된 페로브스카이트 나노결정 박막이 형성되었다.First, at room temperature, 3 mmol (336 mg) of CH 3 NH 3 Br, 1 mmol of PbBr 2 (99.999%) and 2 mmol of dimethylsulfoxide (DMSO, on a solution of dimethylformamide (494 mg, 99.8%) 156 mg, Sigma,> 99.9%) was dissolved to prepare a precursor solution. The precursor solution was filtered using a 0.45 μm syringe filter. The glass substrate was then washed for 15 minutes in ethanol using ultrasonic waves. The precursor solution was then dropped onto the glass substrate and spin coated for 30 seconds at a speed of 4000 rpm (acceleration = 1000 rpm / s). Thereafter, diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds. Subsequently, chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide. Was formed.
[비교예 4][Comparative Example 4]
먼저, 상온에서, 디메틸포름아미드(494 mg, 99.8%) 용액 상에 4 mmol(448 mg)의 CH3NH3Br, 1 mmol 의 PbBr2(99.999%) 및 2 mmol 의 디메틸설폭사이드(DMSO, 156 mg, Sigma, >99.9%)을 용해하여 전구체 용액을 준비하였다. 상기 전구체 용액을 0.45 ㎛ 크기의 주사기 필터를 이용하여 여과시켰다. 이후, 유리 기판을 초음파를 이용하여 에탄올에서 15 분 동안 세척하였다. 이후, 상기 전구체 용액을 상기 유리 기판 상에 적하하고, 4000 rpm의 속도로 30 초 동안 스핀 코팅 하였다 (가속도 = 1000 rpm/s). 이후, 상기 코팅된 유리 기판 상에 디에틸 에테르 (0.4 mL)를 적하하여 10 초 동안 스핀 코팅 하였다. 이후, 클로로포름을 상기 코팅된 CH3NH3PbBr3 박막 상에 적하하여 100℃ 에서 2 분 동안 열처리 한 후, 65℃ 에서 1 분 동안 열처리 함으로써, 디메틸설폭사이드가 제거된 페로브스카이트 나노결정 박막이 형성되었다.First, at room temperature, 4 mmol (448 mg) of CH 3 NH 3 Br, 1 mmol of PbBr 2 (99.999%) and 2 mmol of dimethylsulfoxide (DMSO, on a solution of dimethylformamide (494 mg, 99.8%) 156 mg, Sigma,> 99.9%) was dissolved to prepare a precursor solution. The precursor solution was filtered using a 0.45 μm syringe filter. The glass substrate was then washed for 15 minutes in ethanol using ultrasonic waves. The precursor solution was then dropped onto the glass substrate and spin coated for 30 seconds at a speed of 4000 rpm (acceleration = 1000 rpm / s). Thereafter, diethyl ether (0.4 mL) was added dropwise onto the coated glass substrate, followed by spin coating for 10 seconds. Subsequently, chloroform was added dropwise onto the coated CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film, followed by heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes, and then heat treatment at 65 ° C. for 1 minute, thereby removing the perovskite nanocrystalline thin film of dimethyl sulfoxide. Was formed.
[실험예 1] Experimental Example 1
도 2의 b 내지 d 은 본원의 비교예 1 내지 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 투과전자현미경 이미지이다. 2 is a transmission electron microscope image of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application.
도 2 의 b 내지 d 를 참조하면, x 값이 커질수록 황색에서 녹색으로 점점 밝아지고, 결정의 크기는 점점 작아지는 변화를 보였다. 구체적으로는, 비교예 1 에서 200 nm 이상의 크기인 결정이 형성되었고, 비교예 2 에서 100 nm 내지 200 nm 의 크기인 결정이 형성되었고, 비교예 3 에서 15 nm 의 크기인 결정이 형성되었고, 잔여 CH3NH3Br (도 2 의 d 의 노란색 화살표)는 페로브스카이트 결정립계 (도 2 의 d 의 검은색 화살표) 상에 침적되었다. Referring to b to d of FIG. 2, as the value of x increases, the color becomes brighter from yellow to green, and the size of the crystal becomes smaller. Specifically, in Comparative Example 1, crystals having a size of 200 nm or more were formed, in Comparative Example 2, crystals having a size of 100 nm to 200 nm were formed, and in Comparative Example 3, crystals having a size of 15 nm were formed, and residuals were formed. CH 3 NH 3 Br (yellow arrow in d of FIG. 2) was deposited on the perovskite grain boundary (black arrow in d in FIG. 2).
도 3a 의 위쪽은 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.3A is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application.
도 3a 의 위쪽을 참조하면, x 값이 커질수록 피크 강도는 감소함을 확인할 수 있다. Referring to the upper portion of Figure 3a, it can be seen that the peak intensity decreases as the x value increases.
도 3a 의 아래쪽을 참조하면, 가우시안 분포함수로 피크를 계산함으로써 x 값에 따른 피크의 FWHM(전폭-반치폭)을 확인할 수 있다. x 값이 1 일 때의 FWHM 은 0.16°, x 값이 2 일 때의 FWHM 은 0.17°, x 값이 3 일 때의 FWHM 은 0.20°, x 값이 4 일 때의 FWHM 은 0.23° 로 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to the lower part of FIG. 3A, the FWHM (full width-half width) of the peak according to the x value can be confirmed by calculating the peak with a Gaussian distribution function. FWHM at x is 1, 0.16 °, FWHM at x 2 is 0.17 °, FWHM at x 3 is 0.20 °, FWHM at x 4 is 0.23 ° You can see that.
도 3b 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이다. Figure 3b is a graph showing the absorbance according to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application.
도 3b 를 참조하면, 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막이 540 nm 의 파장에서 흡수를 개시하는 것을 확인할 수 있다. 비교예 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막은 전체 파장 영역에서 흡광도가 현저하게 감소되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3B, it can be seen that the perovskite nanocrystal thin films according to Comparative Examples 1 to 4 start absorption at a wavelength of 540 nm. Perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 4 it can be seen that the absorbance is significantly reduced in the entire wavelength region.
도 3c 의 위쪽은 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이다.3c is a graph showing the photoluminescence intensity according to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application.
도 3c 의 위쪽을 참조하면, 비교예 1 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 광루미네선스 세기는 2.02×105 이고, 비교예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 광루미네선스 세기는 6.08×105 으로 상기 비교예 1 의 광루미네선스 세기에 비해 3 배 증가하였고, 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 광루미네선스 세기는 5.66×106 으로 상기 비교예 2 의 광루미네선스 세기에 비해 28 배 증가하였다. 그러나, 비교예 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 광루미네선스 세기는 1.36×106 로 비교예 3 의 광루미네선스 세기에 비해 감소하였다. Referring to the upper portion of FIG. 3C, the photoluminescence intensity of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 1 is 2.02 × 10 5, and the photoluminescence of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 2 The intensity was 6.08 × 10 5, which was three times higher than the photoluminescence intensity of Comparative Example 1, and the photoluminescence intensity of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 was 5.66 × 10 6 . The increase was 28 times compared to the photoluminescence intensity of Example 2. However, the photoluminescence intensity of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 4 was 1.36 × 10 6 , which was lower than that of Comparative Example 3.
도 3c 의 아래쪽은 비교예 1 내지 4 의 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 따른 정규화된 광루미네선스를 나타낸 스펙트럼이다. 3C is a spectrum showing normalized photoluminescence according to wavelengths of the perovskite nanocrystal thin films of Comparative Examples 1 to 4. FIG.
도 3d 의 위쪽은 본원의 비교예 1 내지 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 시간에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이다.3D is a graph showing photoluminescence intensity over time of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application.
도 3d 의 위쪽을 참조하면, x 값이 커질수록 전자-홀 재결합 속도가 빨라지는 것을 확인할 수 있다.Referring to the upper part of FIG. 3D, it can be seen that as the value of x increases, the electron-hole recombination rate increases.
본원의 비교예 1 내지 3 에 따른 시간-광루미네선스 데이터에 대한 시간 상수(τ)는 다음의 [표 1] 과 같다. Time constant (τ) for time-luminescence data according to Comparative Examples 1 to 3 of the present application is shown in Table 1 below.
τtrap τ trap τbound τ bound τbulk τ bulk τavg τ avg
비교예 1Comparative Example 1 0.7 ns (24%)0.7 ns (24%) ·· 22.1 ns (76%)22.1 ns (76%) 17.0 ns17.0 ns
비교예 2Comparative Example 2 ·· 10.9 ns (88%)10.9 ns (88%) 25.6 ns (12%)25.6 ns (12%) 12.7 ns12.7 ns
비교예 3Comparative Example 3 ·· 6.1 ns (78%)6.1 ns (78%) 20.0 ns (22%)20.0 ns (22%) 9.2 ns9.2 ns
[표 1] 을 참조하여 각 비교예에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 평균 전하 운반체 붕괴(τavg)를 비교하면, 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 τavg 은 9.2 ns 로서, 17.0 ns 의 비교예 1 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 τavg 및 12.7 ns 의 비교예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 τavg 에 비해 빠르고, 밝은 광루미네선스 방사를 확인할 수 있다. 또한, τbulk (>20 ns)의 긴 붕괴 성분 이외에 10.9 ns 및 6.1 ns 의 τbound 을 새롭게 관찰할 수 있다.Table 1 refer to the page lobe perovskite nanocrystal thin film according to the Sky bit Comparing the mean decay charge carriers (τ avg) of the nano-crystal thin film in Comparative Example 3 according to the Comparative example the τ avg Is 9.2 ns, τ avg of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 1 of 17.0 ns And compared to τ avg of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 2 of 12.7 ns, it is possible to confirm the bright luminescence emission. Τ bulk Τ bounds of 10.9 ns and 6.1 ns in addition to the long decay component of (> 20 ns) Can be newly observed.
도 3d 의 아래쪽은 비교예 1 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막에서 이중 지수 감소식을 적용하여 시간에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이다.3D is a graph showing the photoluminescence intensity over time by applying the double exponential reduction formula in the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 1.
도 3e 는 본원의 비교예 1 및 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 결정화 및 전하 재결합 매커니즘에 대한 모식도이다.Figure 3e is a schematic diagram of the crystallization and charge recombination mechanism of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application.
도 3e 를 참조하면, 화학양론적 용액인 비교예 1 은 페로브스카이트 벌크결정(>200 nm)이 형성되어 상기 페로브스카이트 벌크 결정을 가지는 박막이 형성되었고, 이는 도 10 의 a, e 및 i 에서 확인할 수 있다. 비화학양론적 용액인 비교예 3 은 잔여 CH3NH3Br 이 계면활성제로서 작용하여 어덕트 착물의 작은 핵을 분리함으로써, 페로브스카이트 나노크기의 결정을 형성하였고, 이는 도 10 의 b 내지 d 및 f 내지 h 에서 확인할 수 있다. 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정은 방사 재결합 경로를 가속화 하기 위해 전자 및 정공 쌍을 한정할 수 있다.Referring to FIG. 3E, in Comparative Example 1 which is a stoichiometric solution, perovskite bulk crystals (> 200 nm) were formed to form a thin film having the perovskite bulk crystals. And i. Comparative Example 3, a non-stoichiometric solution, formed the perovskite nano-sized crystals by remaining CH 3 NH 3 Br acting as a surfactant to separate the small nucleus of the adduct complex, which is formed from b to FIG. d and f to h. The perovskite nanocrystals according to Comparative Example 3 can define electron and hole pairs to accelerate the radiation recombination pathway.
도 8a 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 8b 는 CH3NH3Br 분말 및 CH3NH3Br 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. Figure 8a is a graph showing the XRD spectrum of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application, Figure 8b is a graph showing the XRD spectrum of the CH 3 NH 3 Br powder and CH 3 NH 3 Br thin film. .
도 8a 에서 * 으로 표시된 XRD 피크는 CH3NH3Br 에 해당한다.The XRD peak marked * in FIG. 8A corresponds to CH 3 NH 3 Br.
도 9 의 a 내지 d 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 자외선(356 nm) 광 이미지이다.9 a to d are ultraviolet (356 nm) light images of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 herein.
도 9 를 참조하면, x 값이 커질수록 페로브스카이트 나노결정 박막의 발광 세기가 커지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, as the x value increases, the emission intensity of the perovskite nanocrystal thin film increases.
도 10 의 a 내지 d 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 일반적인 2 차 전자의 주사전자현미경 이미지이고, 도 10 의 e 내지 h 는 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 후방 산란 전자 모드의 주사전자현미경 이미지이고, 도 10 의 i 내지 l 은 본원의 비교예 1 내지 4 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 에너지 분산 분광학의 주사전자현미경 이미지이다.10A to 10D are scanning electron microscope images of general secondary electrons of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 herein, and e to h of FIG. 10 are compared to Comparative Examples 1 to 4 herein. Scanning electron microscope image of the backscattered electron mode of the perovskite nanocrystal thin film according to the present invention, i to l of FIG. 10 are scanning electrons of energy dispersive spectroscopy of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 to 4 of the present application Microscope image.
도 10 의 a 내지 l 의 눈금 막대는 100 nm 를 나타낸다.Scale bars in a to l in FIG. 10 represent 100 nm.
도 10 의 e 내지 h 의 밝은 영역은 CH3NH3PbBr3 에 해당한다.The bright areas in e to h in FIG. 10 correspond to CH 3 NH 3 PbBr 3 .
도 10 의 i 내지 l 의 붉은 점은 Pb 를 나타내며, CH3NH3PbBr3 은 x 값이 증가함에 따라 CH3NH3Br 에 의해 격리되는 것을 확인할 수 있다.Red dots of i to l in FIG. 10 represent Pb, and CH 3 NH 3 PbBr 3 It can be seen that is sequestered by CH 3 NH 3 Br as x value increases.
도 11a 내지 도 11c 는 본원의 비교예 1 내지 4 및 구현예에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 자외선 광전자 분광학을 나타낸 그래프이고, 도 11d 는 본원의 일 실시예 1 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 전도대 및 원자가 전자대의 위치를 나타낸 그래프이다.11A to 11C are graphs showing ultraviolet photoelectron spectroscopy of perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 to 4 and embodiments of the present application, and FIG. 11D is a graph according to Examples 1 and 2 of the present application. It is a graph showing the positions of the conduction band and the valence electron band of the Lobesky nanocrystalline thin film.
도 11a 내지 도 11c 의 구현예는 비교예 2 와 동일하게 제조하되, PbBr2 를 포함하지 않는 전구체 용액을 사용하여 제조하였다.11A to 11C are prepared in the same manner as in Comparative Example 2, but using a precursor solution containing no PbBr 2 .
도 12 의 a 및 b 는 본원의 비교예 1 및 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 지형도이고, 도 12 의 c 및 d 는 본원의 비교예 1 및 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 c-AFM 이미지이다.12 a and b are topographical maps of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application, and c and d of FIG. 12 are perovskite nanocrystalline thin films according to Comparative Examples 1 and 3 of the present application. C-AFM image.
도 12 의 a 및 b 를 참조하면, 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정이 균일하고 일정한 크기를 유지하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 과잉 CH3NH3Br 공급에 의한 잔여 CH3NH3Br 이 페로브스카이트 결정립계에 침적되었기 때문이다. Referring to a and b of Figure 12, it can be seen that the perovskite nanocrystals according to Comparative Example 3 to maintain a uniform and constant size, which is the residual CH 3 NH 3 Br by excess CH 3 NH 3 Br supply This is because it was deposited at this perovskite grain boundary.
도 12 의 c 및 d 는 어두운 환경 및 30 mV 의 바이어스 전압에서 측정하였다.12 c and d were measured in a dark environment and a bias voltage of 30 mV.
[실험예 2]Experimental Example 2
도 4a 는 본원의 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법 모식도이다.Figure 4a is a schematic diagram of a method for producing a perovskite nanocrystal thin film according to Example 2 of the present application.
도 4b 및 도 4c 은 본원의 비교예 3 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 형광 이미지이다. 4B and 4C are fluorescence images of perovskite nanocrystal thin films according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application.
도 4b 및 도 4c 를 참조하면, 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막보다 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막에서 더 밝은 형광 특성을 확인할 수 있다. 4B and 4C, it is possible to confirm brighter fluorescent properties in the perovskite nanocrystal thin film according to Example 2 than the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3.
도 4d 및 도 4e 는 본원의 비교예 3 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 시간에 따른 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이다.4D and 4E are graphs showing photoluminescence intensity over time of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application.
도 4d 및 도 4e 를 참조하면, 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막이 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막에 비해 향상된 방사 재결합 속도를 가지는 것을 확인할 수 있다. 4D and 4E, it can be seen that the perovskite nanocrystalline thin film according to Example 2 has an improved radiation recombination rate compared to the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Example 3.
비교예 3 및 실시예 2 에 따른 시간-광루미네선스 데이터에 대한 시간 상수(τ)는 다음의 [표 2] 과 같다. Time constants (τ) for time-luminescence data according to Comparative Example 3 and Example 2 are shown in Table 2 below.
τtrap τ trap τbound τ bound τbulk τ bulk τavg τ avg
비교예 3Comparative Example 3 ·· 5.9 ns (85%)5.9 ns (85%) 22.1 ns (15%)22.1 ns (15%) 8.3 ns8.3 ns
실시예 2Example 2 ·· 3.9 ns3.9 ns ·· 3.9 ns3.9 ns
[표 2] 를 참조하면, 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막은 페로브스카이트 나노결정의 응집에 의해 이원성 재결합과 함께 이중 지수 감소를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막은 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막에 비해 빠른 평균 광루미네선스 수명을 확인할 수 있다.Referring to [Table 2], it can be seen that the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 exhibits a double exponential decrease with binary recombination by aggregation of the perovskite nanocrystals. In addition, the perovskite nanocrystalline thin film according to Example 2 can confirm a faster average photoluminescence lifetime than the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Example 3.
도 4f 및 도 4g 는 본원의 비교예 3 및 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 전압에 따른 전류 효율 및 루미네선스에 따른 양자 효율을 나타낸 그래프이다.4F and 4G are graphs showing current efficiency according to voltage and quantum efficiency according to luminescence of the perovskite nanocrystal thin film according to Comparative Example 3 and Example 2 of the present application.
도 4f 의 아래쪽은 발광 소자의 전계 발광(electroluminescence) 스펙트럼이고, 도 4f 및 도 4g 의 자세한 실험 데이터는 다음 [표 3] 과 같다.4F is an electroluminescence spectrum of the light emitting device, and detailed experimental data of FIGS. 4F and 4G are shown in Table 3 below.
LED parametersLED parameters 비교예 3Comparative Example 3 실시예 2Example 2
최대 전류 효율 (cd/A)Maximum Current Efficiency (cd / A) 4.354.35 34.3634.36
최대 양자효율 (%)Max Quantum Efficiency (%) 1.031.03 8.218.21
최대 루미네선스 (cd/m2)Maximum luminescence (cd / m 2 ) 6.38×102 6.38 × 10 2 6.95×103 6.95 × 10 3
[표 3] 을 참조하면, 실시예 2 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막은 비교예 3 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막에 비해 최대 전류 효율이 4.35 cd/A 에서 34.36 cd/A 로, 최대 양자효율은 1.03% 에서 8.21% 로, 최대 루미네선스는 6.38×102 cd/m2 에서 6.95×103 cd/m2 로 향상되는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 3, the perovskite nanocrystalline thin film according to Example 2 has a maximum current efficiency of 4.35 cd / A to 34.36 cd / A, compared to the perovskite nanocrystalline thin film according to Comparative Example 3. The maximum quantum efficiency is 1.03% to 8.21%, and the maximum luminescence is 6.38 × 10 2 It can be seen that the improvement from cd / m 2 to 6.95 × 10 3 cd / m 2 .
[실험예 3]Experimental Example 3
도 5 의 a 는 본원의 일 구현예에 따른 박막의 푸리에 변환 적외선 (FTIR) 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 5 의 b 는 S=O 결합의 신축 진동의 지문 영역을 나타낸 그래프이다.FIG. 5A is a graph showing Fourier transform infrared (FTIR) spectra of a thin film according to an exemplary embodiment of the present application, and b of FIG. 5 is a graph showing a fingerprint region of stretching vibration of an S = O bond.
[실험예 4]Experimental Example 4
도 6a 는 공정 A, B 및 C 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법 모식도이고, 도 6b 내지 도 6d 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 표면의 주사전자현미경 이미지이고, 도 6e 내지 도 6g 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 단면의 주사전자현미경 이미지이다.Figure 6a is a schematic diagram of a method for producing a perovskite nanocrystal thin film according to the process A, B and C, Figure 6b to 6d is a scanning electron microscope image of the surface of the perovskite nanocrystal thin film according to each process 6E to 6G are scanning electron microscope images of a cross section of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
보다 자세하게는, 상기 공정 A 는 디메틸설폭사이드가 없는 전구체 용액을 이용한 1 단계 스핀 코팅 방법이고, 상기 공정 B 는 상기 디메틸설폭사이드가 없는 전구체 용액을 이용한 결정화 방법이고, 상기 공정 C 는 디메틸설폭사이드가 있는 전구체 용액을 사용한 어덕트 접근 방법이다. More specifically, the step A is a one-step spin coating method using a precursor solution without dimethyl sulfoxide, the step B is a crystallization method using a precursor solution without the dimethyl sulfoxide, the step C is a dimethyl sulfoxide is Adduct approach using a precursor solution.
도 6b 내지 도 6d 를 참조하면, 상기 공정 C 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 결정 크기가 가장 미세한 것을 확인할 수 있다.6B to 6D, it can be seen that the crystal size of the perovskite nanocrystal thin film according to the process C is the finest.
도 6e 내지 도 6g 를 참조하면, 상기 공정 C 에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 단면이 가장 균일한 것을 확인할 수 있다. 6E to 6G, it can be seen that the cross section of the perovskite nanocrystal thin film according to Process C is the most uniform.
도 7a 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 XRD 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 7b 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 대한 흡광도를 나타낸 그래프이고, 도 7c 는 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막의 파장에 대한 광루미네선스 세기를 나타낸 그래프이다. FIG. 7A is a graph showing XRD spectra of perovskite nanocrystal thin films according to the above processes. FIG. 7B is a graph showing absorbance versus wavelength of the perovskite nanocrystal thin films according to the above processes. Is a graph showing the photoluminescence intensity with respect to the wavelength of the perovskite nanocrystal thin film according to each process.
도 7b 의 흡광도 스펙트럼을 위하여, 상기 각 공정에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막을 제조하여 공정의 재현성을 확인할 수 있었다.For the absorbance spectrum of FIG. 7B, perovskite nanocrystal thin films according to the above processes were prepared, and the reproducibility of the process could be confirmed.
[실시예 3] 발광 소자 제조Example 3 Manufacture of Light-Emitting Element
먼저, 양전극이 형성된 120 nm 두께의 ITO 기판은 초음파를 이용하여 증류수 및 2-프로판올에서 30 분 동안 세척하였다. 이후, 상기 ITO 기판 상에 전도성 고분자 물질인 PEDOT:PSS 용액을 스핀 코팅한 후, 140℃ 에서 10 분 동안 열처리 하여 60 nm 두께의 정공수송층을 형성하였다. 이후, 상기 정공수송층 상에 상기 실시예 2 에서 제조한 CH3NH3PbBr3 박막을 증착하여 광활성층을 형성하였다. 이후, 상기 광활성층 상에 50 nm 두께의 TPBi (1,3,5-Tris(1-Phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene)를 1.0×10-7 torr 이하의 높은 진공에서 증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 상기 전자수송층 상에 1 nm 두께의 LiF 및 200 nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음전극을 형성하여 발광 소자를 제작하였다.First, a 120 nm thick ITO substrate having a positive electrode was washed in distilled water and 2-propanol for 30 minutes using ultrasonic waves. Thereafter, after spin-coating a PEDOT: PSS solution, which is a conductive polymer material, on the ITO substrate, heat treatment was performed at 140 ° C. for 10 minutes to form a hole transport layer having a thickness of 60 nm. Thereafter, the CH 3 NH 3 PbBr 3 thin film prepared in Example 2 was deposited on the hole transport layer to form a photoactive layer. Thereafter, 50 nm thick TPBi (1,3,5-Tris (1-Phenyl-1H-benzimidazol-2-yl) benzene) was deposited on the photoactive layer at a high vacuum of 1.0 × 10 −7 torr or lower. A transport layer was formed. Thereafter, 1 nm thick LiF and 200 nm thick aluminum were deposited on the electron transport layer to form a negative electrode, thereby manufacturing a light emitting device.

Claims (16)

  1. 유기할로겐화물, 금속할로겐화물 및 루이스 염기 화합물을 제 1 용매에 용해하여 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 포함하는 어덕트(adduct) 착물을 제조하는 단계; Dissolving an organic halide, a metal halide and a Lewis base compound in a first solvent to prepare an adduct complex comprising a compound represented by Formula 1 below;
    상기 어덕트 착물을 기재 상에 도포하는 단계; Applying the adduct complex on a substrate;
    상기 기재 상에 제 2 용매를 첨가하여 코팅 하는 단계; 및Coating by adding a second solvent on the substrate; And
    상기 기재 상에 반용매를 첨가하여 진공 어닐링하는 단계;Vacuum annealing by adding an antisolvent on the substrate;
    를 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법:Method for producing a perovskite nanocrystalline thin film, comprising:
    [화학식 1][Formula 1]
    RMX3 RMX 3
    (상기 화학식 1 에서, (In Chemical Formula 1,
    R 은 C1- 24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고, R is an alkyl group of 1- 24 C, the amine group-substituted alkyl group, or an alkali metal,
    M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, M is a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof,
    X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것임).X is a halide anion or a chalcogenide anion).
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 유기할로겐화물은 하기 화학식 2 로 표시되는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법:The organic halide is represented by the following formula 2, a method for producing a perovskite nanocrystal thin film:
    [화학식 2][Formula 2]
    RXRX
    (상기 화학식 2 에서,(In Chemical Formula 2,
    R 은 C1- 24 의 알킬기, 아민기 치환된 알킬기, 또는 알칼리 금속이고,R is an alkyl group of 1- 24 C, the amine group-substituted alkyl group, or an alkali metal,
    X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것임).X is a halide anion or a chalcogenide anion).
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 금속할로겐화물은 하기 화학식 3 으로 표시되는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법:The metal halide is represented by the following formula 3, a method for producing a perovskite nanocrystal thin film:
    [화학식 3][Formula 3]
    MX2 MX 2
    (상기 화학식 3 에서,(In Chemical Formula 3,
    M 은 Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것이고, M is a metal selected from the group consisting of Pb, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Pd, Cd, Yb, Sn, Ge, and combinations thereof,
    X 는 할라이드 음이온 또는 칼코게나이드 음이온을 포함하는 것임).X is a halide anion or a chalcogenide anion).
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제 1 용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF), 감마-부티로락톤(Gamma-butyrolactone), 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone), N-메틸-2-피리딘(N-Methyl-2-pyridine), 피리딘(Pyridine), 아닐린(Aniline), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The first solvent is dimethylformamide (DMF), gamma-butyrolactone, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-methyl-2- N-Methyl-2-pyridine, Pyridine, Aniline (Aniline), and combinations thereof, The method for producing a perovskite nanocrystalline thin film.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 루이스 염기 화합물은 비공유 전자쌍을 갖는 원자를 전자쌍 주개로 하는 작용기를 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The Lewis base compound is a method for producing a perovskite nanocrystal thin film, which comprises a functional group having an electron-pair donor as an atom having a lone pair.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 루이스 염기 화합물은 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide, DMSO), H2O, N,N-디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide), N-메틸-2-피롤리디온(N-Methyl-2-pyrrolidione), N-메틸-2-피리딘(N-Methyl-2-pyridine), 2,6-디메틸-γ-피론(2,6-Dimethyl-γ-pyrone), 아세트아미드(Acetamide), 우레아(Urea), 티오우레아(Thiourea), N,N-디메틸티오아세트아미드(N,N-Dimethylthioacetamide), 티오아세트아미드(Thioacetamide), 에틸렌이아민(Ethylenediamine), 테트라에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine), 2,2'-바이피리딘(2,2'-Bipyridine), 1,10-피페리딘(1,10-Piperidine), 아닐린(Aniline), 피롤리딘(Pyrrolidine), 디에틸아민(Diethylamine), N-메틸피롤리딘(N-Methylpyrrolidine), n-프로필아민(n-Propylamine)에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The Lewis base compound is dimethylsulfoxide (DMSO), H 2 O, N, N-dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide), N-methyl-2-pyrrolidione (N-Methyl-2-pyrrolidione ), N-Methyl-2-pyridine, 2,6-dimethyl-γ-pyrone, 2,6-Dimethyl-γ-pyrone, acetamide, urea , Thiourea, N, N-dimethylthioacetamide, N-Dimethylthioacetamide, Thioacetamide, Ethylenediamine, Tetraethylenediamine, 2,2'-bi Pyridine (2,2'-Bipyridine), 1,10-Piperidine, Aniline, Pyrrolidine, Diethylamine, N-methylpyrrolidine (N-Methylpyrrolidine), n-propylamine (n-Propylamine) is one or more compounds selected from, Perovskite nanocrystalline thin film manufacturing method.
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 유기할로겐화물 및 상기 금속할로겐화물은 1:1 내지 10:1 의 몰 비로서 첨가되는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The organic halide and the metal halide are added in a molar ratio of 1: 1 to 10: 1, the method of producing a perovskite nanocrystal thin film.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 금속할로겐화물 및 상기 루이스 염기 화합물은 1:1 내지 1:5 의 몰 비로서 첨가되는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The metal halide and the Lewis base compound are added in a molar ratio of 1: 1 to 1: 5, the method of producing a perovskite nanocrystal thin film.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 어덕트 착물은 상기 금속할로겐화물 및 상기 루이스 염기 화합물의 반응에 의해 생성되는 루이스 산-염기 반응물을 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The adduct complex comprises a Lewis acid-base reactant produced by the reaction of the metal halide and the Lewis base compound, the perovskite nanocrystal thin film manufacturing method.
  10. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기재는 인듐 틴 옥사이드(ITO), 플루오린 틴 옥사이드(FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, 주석계 산화물, 산화아연, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The substrate is selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), ZnO-Ga 2 O 3 , ZnO-Al 2 O 3 , tin oxide, zinc oxide, and combinations thereof A method for producing a perovskite nanocrystalline thin film, comprising a material.
  11. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리이미드(Polyimide), 트리아세틸셀룰로오스(Triacetylcellulose), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고분자 기재를 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The substrate is a group consisting of polyethyleneterephthalate, polyethylenenaphthalate, polycarbonate, polypropylene, polyimide, triacetylcellulose, and combinations thereof Comprising a polymeric substrate selected from, Perovskite nanocrystalline thin film manufacturing method.
  12. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제 2 용매는 디에틸에테르(Diethylether), N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone), 아세토니트릴(Acetonitrile), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 톨루엔(Toluene), 1,2-디클로로벤젠(1,2-Dichlorobenzene), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The second solvent is diethylether, N-methylpyrrolidone, N-Methylpyrrolidone, Acetonitrile, Acetone, Acetone, Tetrahydrofuran, Toluene, 1,2 -Dichlorobenzene (1,2-Dichlorobenzene), and combinations thereof, the method of producing a perovskite nanocrystalline thin film.
  13. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 코팅은 스핀 코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing), 전기분무(electrospray), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되어 이루어지는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The coating may be spin coating, bar coating, nozzle printing, spray coating, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof. Method for producing a perovskite nanocrystalline thin film, which is selected from the group consisting of.
  14. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 반용매는 클로로포름(Chloroform), 헥센(Hexene), 사이클로헥센(cyclohexene), 1,4-다이옥센(1,4-Dioxane), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 트리에틸아민(Triethylamine), 클로로벤젠(Chlorobenzene), 에틸아민(Ethylamine), 에틸에테르(Ethylether), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 아세틱엑시드(Acetic acid), 1,2-다이클로로벤젠(1,2-Dichlorobenznene), Tert-부틸알콜(Tert-Butyl alcohol), 2-부탄올(2-Butanol), 이소프로판올(Isopropanol), 메틸에틸케톤(Methylethylketone), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 비극성 유기용매를 포함하는 것인, 페로브스카이트 나노결정 박막의 제조 방법.The antisolvent may be chloroform, hexene, cyclohexene, 1,4-dioxene, 1,4-dioxane, benzene, toluene, triethylamine , Chlorobenzene, ethylamine, ethyl ether, ethyl acetate, ethylacetate, acetic acid, 1,2-dichlorobenznene, tert- Butyl alcohol (Tert-Butyl alcohol), 2-butanol (2-Butanol), isopropanol (Isopropanol), methyl ethyl ketone (Methylethylketone), and a non-polar organic solvent selected from the group consisting of a combination thereof, Method for producing a perovskite nanocrystalline thin film.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된, 페로브스카이트 나노결정 박막.A perovskite nanocrystalline thin film prepared according to the method of any one of claims 1 to 14.
  16. 제 1 전극;A first electrode;
    상기 제 1 전극 상에 형성된 정공수송층;A hole transport layer formed on the first electrode;
    상기 정공수송층 상에 형성되고, 제 15 항에 따른 페로브스카이트 나노결정 박막을 포함하는 광활성층;A photoactive layer formed on the hole transport layer and comprising a perovskite nanocrystalline thin film according to claim 15;
    상기 광활성층 상에 형성된 전자수송층; 및An electron transport layer formed on the photoactive layer; And
    상기 전자수송층 상에 형성된 제 2 전극;A second electrode formed on the electron transport layer;
    을 포함하는, 발광 소자.It comprises a light emitting device.
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