최근 몇 년간 페로브스카이트 발광다이오드(PeLEDs)는 매우 빠르게 발전하였으며, 그 성능이 크게 향상되었다. 양자 우물 구조를 갖는 준 2차원 페로브스카이트를 구축하는 것은 고성능 PeLEDs를 개발하는 효과적인 방법 중 하나이다. 대형 유기 양이온은 준 2차원 페로브스카이트를 구성하는 핵심 성분으로, 준 2차원 페로브스카이트의 박막 구조 및 광전 특성 조절에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 세슘 납 할라이드(CsPbX₃) 페로브스카이트에 두 가지 단일 플루오르 치환 브로모페닐에틸아민(o⁃FPEABr (오르토 위치 치환) 및 p⁃FPEABr (파라 위치 치환))을 도입하였으며, 무반용매 일단계법을 사용하여 준 2차원 페로브스카이트 박막과 발광 소자를 제작하고 이들이 준 2차원 페로브스카이트 상 분포 및 소자 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 연구 결과, p⁃FPEABr는 강한 여기자‐포논 결합을 가진 2차원 상을 특히 많이 형성하는 다수의 저차원 상을 유도하였으며, 고차원 상의 함량은 적었다. 반대로, o⁃FPEABr는 저차원 상을 효과적으로 억제하고 고차원 상의 형성을 촉진하여 비방사 재결합을 감소시키고 방사 재결합을 향상시켰다. 형성 에너지 계산 결과, p⁃FPEABr 기반 저차원 상이 o⁃FPEABr 기반 저차원 상보다 열역학적 안정성이 더 우수하여 준 2차원 페로브스카이트의 상 분포 차이를 초래하였으며, 불소 원자의 치환 위치를 변경함으로써 준 2차원 페로브스카이트의 결정화 동역학 과정을 조절하여 소자의 발광 성능에 영향을 줄 수 있음을 시사한다. o⁃FPEABr를 기반으로 하여 높은 효율의 녹색 및 청색 PeLEDs를 제작하였다. 녹색 소자의 최대 외부 양자 효율(EQE)은 10.27%에 도달하였고 발광 피크는 521 nm였으며, 청색 소자의 최대 EQE도 8.88%에 도달하였고 발광 피크는 488 nm였다.

준 2차원 페로브스카이트;유기 양이온;플루오르 치환 페닐에틸아민;발광다이오드