BA2PbBr4 단결정 2D 페로브스카이트의 광전자 특성 규명 

에너지과학기술대학원 임종철 교수 연구팀이 호주 UNSW 윤재성 교수 연구팀과 공동연구 통해 BA2PbBr4 단결정 2D 페로브스카이트의 광전자 특성을 규명했다.

에너지과학기술대학원 임종철 교수와 이원종 석사과정생, 호주 UNSW 윤재성 교수 연구팀의 공동연구 결과가 국제 저명 학술지 ‘2D Materials and Applications’(IF: 11.106)에 6월 23일자로 게재됐다.(논문 제목: Exploration of sub-bandgap states in 2D halide perovskite single-crystal photodetector, 2D Materials and Applications)

높은 흡광계수와 광전자 특성으로 차세대 에너지 소재로 각광받는 2D 유/무기 페로브스카이트는 3D 페로브스카이트와 비교했을 때 우수한 안정성을 지니고 있다. 하지만 2D 페로브스카이트 표면 edge에서 일어나는 전자-정공 분리 현상에 대해 정확한 연구가 이루어지지 않고 있는 상황이다.

이에 연구팀은 kelvin probe force microscopy (KPFM) 및 다양한 분석법들을 이용해 2D 페로브스카이트 표면에서 일어나는 광물리 현상을 관찰했다. 다양한 표면 형태를 가지는 2D 페로브스카이트 특성에 의해 edge 부근에서 전하가 축적되는 현상과 다른 에너지 준위 (sub-bandgap)의 존재를 규명했다. 

특히, 전자-정공의 재결합을 통한 발광 현상 (time-resolved photoluminescence: TRPL) 측정을 이용해 표면 구조 및 형태에 따른 전자의 이동이 달라지며 이로 인해 광검출 소자 (photo-detector)의 성능이 달라질 수 있음을 신뢰성 있게 나타냈다. 

임종철 교수는 “이번 연구를 통해 향후 2D 페로브스카이트 기반 차세대 광검출 소자의 성능향상과 상용화 가능성을 확인했다”고 말했다.