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준 2차원 페로브스카이트 나노 구조 레이저 소자의 광학 특성 연구

Optical Characterization of Quasi-2D Perovskite Nanostructured Laser Devices

  • 한기준 (Han Kijun, 아주대학교 일반대학원)

초록/요약

PEA2Cs4Pb5Br16(n = 5) 준 2차원 페로브스카이트(quasi-2D perovskite) 다결 정 박막(polycrystalline film)의 결함 및 낮은 덮임율(coverage)을 개선하고 다른 n 상의 합성을 제어하기 위하여 Original, Anti-solvent treatment, Hotcasted, Evaporation-controlled의 네 가지 공정 방법을 도입하였고, 준 2차원 페로브스카이트 전구체 용액, 고분자 물질인 polyethylene oxide(PEO) 전구 체 용액을 부피비 1:1로 혼합하여 quartz기판 위에 스핀 코팅(spin coating) 하여 준 2차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막을 제작하였다. X선 회 절(X-ray diffraction) 분석, 원자 힘 현미경(atomic force microscope; AFM), 편광 현미경(polarizing microscope), 흡수 및 발광 스펙트럼 등을 통하여 제작된 PEA2Cs4Pb5Br16(n = 5) 준 2차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 결함 및 낮은 덮임율을 개선하고, 다른 n 상의 제거, 결정성, 광학 특성을 최적 화 할 수 있었다. 솔-젤 공정(sol-gel process) 및 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography) 방법을 이용해 나노 구조 실리카 박막을 제작하였다. 제작된 나노 구조 실리카 박막 위에 PEA2Cs4Pb5Br16(n = 5) 준 2차원 페로브스카이트-고분 자 복합 전구체 용액을 스핀 코팅하여 distributed feedback(DFB) 레이저 시스템 을 제작하였고, AFM, 편광 현미경, 흡수 스펙트럼을 통해 구조 및 광학적 특성 을 확인하였다. Nd:YAG 펄스 레이저(pulse laser)로 나노 구조 PEA2Cs4Pb5Br16(n = 5) 준 2차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막을 여기 시켰을 때, 좁은 파장 폭의 발광 스펙트럼과 문턱 에너지 값을 확인하였고, DFB 레이저가 성공적으로 구현되었음을 확인하였다. 본 연구는, PEA2Cs4Pb5Br16(n = 5) 준 2차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 응용을 연속 출력 레이저(continuous wave laser) 및 전하 주입 레이저 (charge-injection laser)와 같은 분야로 확장시킬 수 있을 것이다.

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목차

제 1 장 서론 1
제 2 장 이론 3
제 1절 페로브스카이트 3
제 2절 준 2차원 페로브스카이트 5
제 3절 준 2차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막 8
제 4절 Distributed Feedback(DFB) 레이저 10
제 3 장 실험 방법 12
제 1 절 시료 제작 12
1. 준 2 차원 페로브스카이트 – 고분자 복합 박막 제작 12
2. 나노 구조 준 2 차원 페로브스카이트 – 고분자 박막을 이용한 DFB 레이저 제작 15
제 2 절 측정 장치 및 방법 19
1. 나노 구조 준 2 차원 페로브스카이트 – 고분자 복합 박막의 구조 확인 19
2. 나노 구조 준 2 차원 페로브스카이트 – 고분자 복합 박막의 광학적 특성 확인 20
제 4 장 실험 결과 및 분석 22
제 1 절 나노 구조 준 2 차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 구조 특성 22
제 2절 나노 구조 준 2차원 페로브스카이트-고분자 복합 박막의 광학 특성 32
제 5 장 결론 54
참 고 문 헌 58
영 문 요 약 61

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