준 2차원 페로브스카이트 나노 구조 레이저 소자의 광학 특성 연구

Abstract

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, Hot_x0002_casted, 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.