할로겐화 납 페로브스카이트는 높은 광흡수 계수, 긴 전하 운반자 확산 길이 및 높은 형광 양자 효율 등 우수한 광전 특성을 가지며, 현재 광전 탐지기(PDs) 연구 분야에서 주목받고 있습니다. 그러나 할로겐화 납 페로브스카이트의 높은 생체 독성과 낮은 환경 안정성이 이러한 장치의 발전과 응용을 제한하므로, 저독성 및 안정한 재료를 찾는 것이 특히 중요합니다. 지금까지 Sn, Ge, Sb, Bi 등의 재료가 연구되었으며, 비스무트 기반 페로브스카이트는 안정성, 무독성 및 넓은 밴드갭 특성으로 후보 재료 중 하나로 꼽힙니다. PDs 성능에 영향을 미치는 요인은 많으며, 그중 암전류 억제는 장치 성능 향상의 중요한 수단입니다. 본 논문에서는 용액 스핀코팅법으로 무기 화합물 CuSCN을 기존의 PEDOT∶PSS 대신 정공 수송층(HTL)으로 사용하여 ITO/CuSCN/Cs₃Bi₂I₆Br₃/ZnO/Ag 구조의 p‐i‐n형 광전 탐지기를 제작하였습니다. CuSCN의 최소 점유되지 않은 분자 궤도(LUMO) 에너지 준위는 -1.5 eV이며, ITO와의 전자 주입 장벽이 3.3 eV로 PEDOT∶PSS와 ITO 간 전자 주입 장벽(1.8 eV)보다 훨씬 높아, 역방향 바이어스에서 ITO 전극으로부터 전자의 주입을 효과적으로 차단하여 탐지기의 암전류를 감소시킵니다. 자가 구동 조건에서 425 nm 단색 광 조사 시 광전류는 6.87×10^-6 A에 도달하고, 암전류는 3.52×10^-11 A로 낮으며, 스위칭 비율은 10⁵ 이상으로 PEDOT∶PSS 기반 탐지기에 비해 2자리 수 향상되었습니다. 또한 상승 및 하강 시간이 모두 0.12초 미만으로 PEDOT∶PSS 기반 탐지기보다 우수하며, 이는 CuSCN이 PEDOT∶PSS보다 높은 전하 운반 이동도를 가지기 때문입니다. 결과는 ITO/CuSCN/Cs₃Bi₂I₆Br₃/ZnO/Ag 구조의 광전 탐지기가 자가 구동, 높은 스위칭 비, 안정성 및 무독성 등의 장점을 가지며, 상업화 실현을 위한 실현 가능한 전략임을 보여줍니다.

무납 페로브스카이트; 광전 탐지기; 정공 수송층; 암전류