유/무기 페로브스카이트 물질 활용, 유연하고 저렴한 광 검출기 개발

‘MA3Bi2I6Cl3’의 광 반응성과 광 검출 능력 우수성 확인

공과대학 신소재공학과 윤순길 교수팀이 새로 개발한 납이 없는 유/무기 페로브스카이트 물질(MA3Bi2I6Cl3)을 활용해 유연하고, 저렴하면서도 자체 구동이 가능한 광 검출기를 개발했다.

이번 연구 결과는 세계적인 화학저널인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, Top 2.8%)에 1월 20일자로 온라인 게재됐다.(논문 제목: Flexible, stable, and self-powered photodetectors embedded with chemical vapor deposited lead-free bismuth mixed halide perovskite films)

윤 교수 연구팀은 광 검출기의 광 반응성과 광 검출 능력을 높이기 위해 유/무기 페로브스카이트 물질에 주목했다. 하지만 기존의 용액 공정으로 제조된 유/무기 페로브스카이트 물질은 광 검출기에 활용했을 시 우수한 특성들이 저하되는 단점이 있다.

이에 연구팀은 이번 연구에 앞서 용액 공정이 아닌 화학증착법인 기상 증착법을 활용해 ‘MA3Bi2I9(MBI)’를 박막으로 유/무기 페로브스카이트 물질을 증착한 연구성과를 발표한 바 있다.

이번 연구 결과는 ‘MA3Bi2I9(MBI)’ 개발 연구의 후속 연구성과로써 윤 교수 연구팀이 새롭게 개발한 ‘MA3Bi2I6Cl3(MBIC)’는 MA3Bi2I9(MBI)에 비해 약 3배 이상 향상된 광 반응성과 광 검출 능력을 보여줬다.

특히, MA3Bi2I6Cl3(MBIC)는 납 성분이 없어 광 검출기에 유용함은 물론, 약 500시간 동안의 자외선 영역 노출과 약 5,000사이클 동안 벤딩 시에도 높은 안정성 및 유연성을 나타냈다.  

윤순길 교수는 “이번 연구 결과는 대면적 증착이 가능한 화학증착법을 도입함으로써 납이 없는 유/무기 페로브스카이트 물질 대량 생산의 길을 마련했다”며, “이번에 개발한 MA3Bi2I6Cl3(MBIC)는 광전자 소자로도 활용될 수 있어 우수한 기술로 평가받는다”고 밝혔다.

또, “화학증착법에 의한 유/무기 페로브스카이트의 제조기술은 현재 진행되는 페로브스카이트 태양전지에도 크게 활용될 수 있어 산업계에서도 큰 호응을 얻고 있다”고 말했다.