이 연구는 청색 GaN 발광 다이오드와 페로브스카이트 CsPbI3의 적색 형광 색변환 필름의 조합을 통해 색변환된 적색 광원을 얻는 방법을 제시한다. /TOPO 합성. 고품질 CsPbI3 양자점(QD)은 핫 인젝션 방법을 사용하여 제조되었습니다. 콜로이드 QD 용액을 다양한 비율의 트리옥틸포스핀 옥사이드(TOPO)와 혼합하여 나노와이어를 형성했습니다. 자외선 수지와 콜로이드 용액을 혼합하여 제조한 색변환 필름을 청색 LED에 코팅하였다. 장치의 광학 및 전기적 특성은 50mA의 주입 전류에서 측정 및 분석되었습니다. 가장 강한 적색광 강도는 93.1cd/m
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인 것으로 관찰되었습니다. CsPbI3일 때 외부 양자 효율은 약 708nm의 파장에서 5.7%였습니다. /TOPO는 1:0.35였습니다.
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배경
CdSe QD[1], 탄소 QD[2], InP QD[3], CuInS2를 포함한 다양한 유형의 양자점(QD) 양자점[4], CdTe 양자점[5], 페로브스카이트 양자점[6, 7]은 관찰된 현상의 기초가 되는 주요 메커니즘에 관여하는 것으로 널리 연구되었습니다. QD는 발광 다이오드(LED)[8, 9], 태양 전지[10, 11], 광검출기[12, 13] 및 바이오 마커[14, 15] 분야에서 활용되어 왔으며 생물학적으로 흥미로운 분자를 감지하기 위해 센서를 구성합니다[16]. 특히, 페로브스카이트 재료는 최근 몇 년 동안 가장 인기 있는 잠재적 재료였으며, 이 방향으로 엄청난 발전과 응용이 이루어졌다[17,18,19,20,21,22,23]. 박막 및 벌크 단결정과 같은 3차원(3D) 형태, 나노플레이트 및 나노시트와 같은 2차원(2D) 형태, 나노와이어 및 나노로드 및 QD 및 나노입자 구조와 같은 0차원(0D) 형태를 포함합니다. 전체 무기 페로브스카이트 QD(CsPbX3 , X =Cl, Br, I)는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점보다 높은 흡수계수, 20~40nm의 좁은 반피크 폭, 최대 90%의 양자 수율 및 높은 안정성과 같은 우수한 광학적 특성을 가지고 있습니다. MAPbX3와 같은 및 FAPbX3 (X =Cl, Br, I)] [24,25,26,27]. 합성 방법이 간단하고 비용이 저렴하여 기존 형광 물질을 대체할 것으로 기대됩니다. 또한 할로겐 원소 X(X =Cl, Br, I), 페로브스카이트 CsPbX3의 방출 파장을 조정할 수 있습니다. 380 ~ 780 nm의 QD이며 모든 가시광선 영역을 달성할 수 있습니다[28,29,30]. 페로브스카이트 QD를 LED에 통합하면 NTSC 색재현율의 110% 이상과 더 나은 연색성 성능을 달성할 수 있습니다[23, 31,32,33,34]. 이것은 CsPbI3 QD는 적색 형광체의 후보 물질이 될 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 대조적으로, 카드뮴 함유 양자점은 매우 독성이 있었습니다. 다양한 종류의 최종 응용 제품으로 준비된 후 환경 피해가 상당했습니다. 환경보호 문제를 고려하여 무카드뮴 양자점 소재의 개발이 필요하나, 무카드뮴 소재의 효율이 좋지 않고, 반치폭(FWHM)이 넓고, 효율 향상 및 FWHM의 제어가 어려움 카드뮴이 없는 양자점 개발의 초점과 페로브스카이트 기반 장치의 불안정성은 여전히 상용 시장 진입을 가로막고 있습니다[35]. 우리가 아는 한, CsPbI3 사용에 대한 보고가 거의 없었습니다. 적색 LED를 제조하기 위한 적색 형광체로서의 QD는 대부분 할로겐 원소 Br을 추가하여 CsPbBrx을 형성하는 것을 포함합니다. 나3−x QD [36,37,38].
강한 입체 효과를 갖는 고도로 분지된 캡핑 리간드인 트리옥틸포스핀 옥사이드(TOPO)는 기존의 II–VI, III–V 및 IV–VI QD에 대한 캡핑 리간드로 일반적으로 사용됩니다[39,40,41]. 고도로 분지된 분자 구조와 P=O 그룹의 상대적으로 강한 배위 능력으로 인해 TOPO 종은 특정 방식을 통해 얻은 QD의 표면과 협력하여 QD에 보다 완전한 표면 패시베이션을 제공할 수 있습니다 [42,43 ,44]. Zhang과 동료들은 단분산 TOPO로 덮인 CsPbX3를 성공적으로 합성했습니다. 올레산(OA) 및 올레일아민(OAm) 시스템과 함께 Pb 전구체에 TOPO를 도입하여 에탄올 용매 공격에 대한 안정성이 우수한 양자점[45]. Zhang et al. [46] CsPbx의 새로운 합성 수행 Mn1−x Cl3 TOPO와 Mn 유기금속 착물을 Mn 반응 전구체로 사용한 양자점은 63%의 높은 PLQY와 우수한 분산성과 안정성을 나타냅니다. 여기에서는 CsPbI3 합성을 위한 핫 인젝션 방법을 제시합니다. QD 후 페로브스카이트 CsPbI3 준비 /TOPO를 CsPbI3에 도입하여 PL 강도가 높은 TOPO 합성물 QD 솔루션. 우리는 CsPbI3 /TOPO 합성물은 CsPbI3를 형성할 수 있습니다. 나노와이어, 양자점 뿐만 아니라 우수한 재료 및 광학적 특성을 보인다. 그런 다음 CsPbI3 /TOPO 합성물을 UV 수지와 균일하게 혼합하여 색변환 형광막을 제조하고, 청색 GaN계 LED 칩을 여기시켜 색변환된 순수한 적색 LED를 얻었다.
페로브스카이트 CsPbI3 QD는 그림 1과 같이 고온 주입 및 얼음 수조 방법을 사용하여 제조되었습니다. 먼저 81.4 mg의 Cs2 CO3 및 0.25mL의 OA를 3mL의 ODE를 함유하는 유리 바이알에 첨가하고, 혼합물을 200℃ 핫 플레이트에 놓고 완전히 용해되어 광학적으로 투명한 Cs-올레이트 전구체 용액을 형성할 때까지 0.5시간 동안 자기적으로 교반하였다. 그런 다음 PbI2 (200 mg), OA (1 mL) 및 OAm (1 mL)을 ODE (10 mL)가 들어있는 유리병에 첨가하고 혼합물을 140 °C 가열 백에 넣고 PbI가 될 때까지 0.5 시간 동안 교반했습니다. 2 소금이 완전히 녹았다. 이후 가열 온도를 160℃로 올려 5분간 교반한 후, 마이크로 드로퍼를 이용하여 Cs-oleate 전구체 용액 0.8mL를 빠르게 주입하였다. 10초 후 CsPbI3 미정제 용액을 얼음 수조에 40초 동안 두어 반응을 즉시 중지하고 실온으로 냉각시켰다. CsPbI3 세척 QDs, 조 용액은 15분 동안 6000rpm으로 원심분리를 통해 1:4의 부피비로 EA 세척 용매를 사용하여 침전되었고 추가 사용을 위해 초음파 처리 하에 최종적으로 1mL의 n-헥산에 분산되었습니다. 모든 합성 및 세척은 주변 대기 조건에서 발생했습니다.