CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막을 이용한 Distributed Feedback 레이저 제작 및 특성 연구
Fabrication and Optical Characterization of Distributed Feedback Laser Using CsPbBr3 Perovskite-Polymer Composite Films
- 주제(키워드) CsPbBr3 페로브스카이트 , 고분자 , 페로브스카이트-고분자 복합 박막 , 나노 구조 , DFB 레이저
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 하나영
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000029910
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
CsPbBr3 무기 할로겐화 페로브스카이트(inorganic halide perovskite) 다결정 박막(polycrystalline film)의 결함 및 낮은 덮임률(coverage)을 개선하기 위하여, CsPbBr3 페로브스카이트, 고분자 물질인 Poly(ethylene oxide)(PEO) 및 Poly(vinylpyrrolidone)(PVP) 전구체 용액을 부피 비율을 다르게 혼합하고 Quartz 기판 위에 스핀 코팅(spin coating)하여 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막을 제작하였다. X선 회절(X-Ray Diffraction) 분석, 전계 방출형 주사 전자 현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope)(FE-SEM) 이미지, 원자 힘 현미경(Atomic Force Microscope)(AFM) 이미지, 흡수 및 발광 스펙트럼 등을 통하여 제작된 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 결함 및 덮임률, 결정성, 광학 특성을 최적화 할 수 있었다. 솔-젤 공정(sol-gel process)을 통해 스핀 코팅된 실리카 박막을 제작하고, 나노 임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography) 방법을 이용해 나노 구조 실리카 박막을 제작하였다. 제작된 나노 구조 실리카 박막 위에 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 전구체 용액을 스핀 코팅하여 DFB 레이저 시스템을 제작하였고, 원자 힘 현미경 이미지 및 투과 스펙트럼 측정을 통해 구조를 확인하였다. 상온에서 Nd:YAG 펄스 레이저(pulse laser)로 나노 구조 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막을 여기 시켰을 때, 특정 부피 비율을 가진 나노 구조 박막에서 좁은 파장 폭의 방출 스펙트럼과 발광 세기의 문턱 값, 높은 편광을 확인하였고, DFB 레이저가 성공적으로 구현되었음을 확인하였다. CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 발광 특성에 기반한 본 연구는, CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 응용을 연속 출력 레이저(continuous wave laser) 및 전하 주입 레이저(charge-injection laser) 같은 분야로 확장시킬 수 있을 것이다.
more초록/요약
In order to improve defects and low coverage of CsPbBr3 inorganic halide perovskite polycrystalline thin films, CsPbBr3 perovskite, we fabricated CsPbBr3 perovskite-polymer composite thin films by mixing CsPbBr3 perovskite, poly(ethylene oxide)(PEO), and poly(vinylpyrrolidone)(PVP) precursor solutions of different volume ratios and spin-coating of them. The defects, coverages, crystal structure, and optical properties of the CsPbBr3 perovskite-polymer composite films were investigated by using X-Ray diffraction, field emission scanning electron microscope, atomic force microscope, and absorption and photoluminescence(PL) spectra. A nanostructured silica thin film with a periodicity was fabricated by a sol-gel processing and a nanoimprint lithography method. The CsPbBr3 perovskite-polymer composite precursor solution was spin-coated on the fabricated nanostructured silica thin film, and the structure was confirmed from AFM images and transmission spectra. We compared optical properties of nanostructured perovskite-polymer composite films by measuring emission spectra from the samples under excitation of a Nd:YAG pulsed laser. In the PL spectra of nanostructured perovskite films with specific volume ratios, spectral narrowing, highly polarized emission, threshold behaviors of emission intensities were clearly observed. We successfully demonstrated distributed feedback lasers from the CsPbBr3 perovskite-polymer composite films at room temperature. This study based on light emission properties from CsPbBr3 perovskite-polymer composite films can extend applications of CsPbBr3 perovskite-polymer films to a continuous wave laser and a charge-injection laser.
more목차
국문요약 i
목차 ii
그림목차 iii
표목차 v
제1장 서론 1
제2장 이론 2
제1절 페로브스카이트 2
제2절 페로브스카이트-고분자 복합 박막 4
제3절 Distributed Feedback 레이저 6
제 3 장 실험 방법 8
제1절 시료 제작 8
1. CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막 제작 8
2. 나노 구조 실리카 박막 제작 10
3. 나노 구조 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막 제작 12
제2절 측정 장치 및 방법 13
1. CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 구조 및 광학 특성 확인 13
2. 나노 구조 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 구조 및 광학 특성 확인 14
제 4 장 실험 결과 및 분석 15
제1절 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 구조 및 광학 특성 15
1. CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 구조 15
2. CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 광학 특성 28
제2절 나노 구조 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 박막의 구조 및 DFB 레이저 구현 32
1. 나노 구조 CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 구조 32
2. CsPbBr3 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 DFB 레이저 구현 35
제 5 장 결론 40
참고문헌 41
영문요약 45
