2D 페로브스카이트 박막의 전하이동 특성 원리 규명 

에너지과학기술대학원 임종철 교수가 옥스퍼드 대학 Henry J. Snaith 교수 연구팀과 공동연구를 통해 2D 페로브스카이트 박막의 전하이동 특성에 대한 원리를 규명했다.

임종철 교수와 Snaith 교수 연구팀의 공동연구 결과가 국제 저명 학술지 ‘Advanced functional materials’(IF: 19.924)에 6월 26일자로 게재됐다. (논문 제목: Excellent Long-Range Charge-Carrier Mobility in 2D Perovskites, Adv. Funct. Mater. 2022, 2203064)

금속 할로겐화 3D 페로브스카이트 박막에 2D 페로브스카이트 박막을 적층 구조로 사용하면 3D 금속 할로겐화물 페로브스카이트 박막 및 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 하지만 2D 페로브스카이트 박막 내부의 전하 이동 특성 원리에 대한 정확한 연구가 이루어지지 않고 있는 상황이다.

이에 연구팀은 신규 분광분석 원천기술인 transient photoconductivity (TPC)와 optical-pump terahertz-probe spectroscopy (OPTP) 등 다양한 분석법을 통해 2D 페로브스카이트 박막 내부의 광전자 전도도를 통한 전하의 이동도를 계산했다. 

이를 통해 2D 페로브스카이트 박막에서 광전하의 장거리 및 단거리 이동 특성이 유사하게 나타나는 것을 알 수 있었고, 이는 단결정 페로브스카이트와 유사한 광전하 이동 특성이 나타난다는 것을 밝혔다.

특히, 연구팀은 위와 같은 2D 페로브스카이트 박막의 특성이 3D 페로브스카이트 박막 표면에 적용했을 경우, 안정성 증가 역할 뿐만 아니라 전하 수송 능력을 향상시킬 수 있다는 중요한 현상을 규명했다.

임종철 교수는 "이번 연구를 통해 향후 2D 페로브스카이트가 적용된 태양전지나 광검출소자(photo-detector)의 효율 및 안정성 증가와 상용화 가능성을 기대한다"고 말했다.