납 기반 페롭스카이트 발광 다이오드(PeLED)는 발광 조절 가능성, 고휘도, 고효율, 넓은 색 영역, 저비용, 용액 공정 가능 등의 장점을 가지고 있어 고체 조명, 초고화질 디스플레이, 광통신 등 분야에 적용될 전망입니다. 그러나 납 기반 페롭스카이트는 독성이 크며 인체와 환경에 해로워 지속 가능한 발전 개념에 부합하지 않습니다. 순수 적색 2차원 페닐에틸아연화 주석 요오드화물(PEA₂SnI₄) 페롭스카이트는 매우 높은 색 순도, 초광색 영역(Rec.2020 표준에 근접), 친환경성 등의 이점을 가지고 있어 차세대 디스플레이용 적색 발광 재료로 기대됩니다. 하지만 납 기반 페롭스카이트와 비교해 주석 기반 페롭스카이트 박막은 성장 속도가 빠르며, 이로 인해 박막 품질이 낮고 Sn²⁺ 이온이 쉽게 Sn⁴⁺로 산화되어 비복사 재결합을 발생시킵니다. PEA₂SnI₄ 기반 순수 적색 PeLED의 발광 성능은 좋지 않아 납 기반 PeLED 소자에 비해 크게 떨어집니다. 본 논문에서는 비타민 C 다기능 첨가제가 주석 기반 페롭스카이트 결정화를 감소시켜 박막 품질을 개선하는 것을 발견했습니다. 또한 비타민 C의 환원성은 Sn²⁺가 Sn⁴⁺로 산화되는 것을 효과적으로 억제합니다. 따라서 비타민 C 첨가는 주석 기반 페롭스카이트 박막의 함정 밀도를 유의미하게 낮추고 비복사 재결합률을 억제합니다. 첨가제의 시너지 효과는 순수 적색 PeLED의 발광 성능을 크게 향상시켜 최대 밝기가 67.6 cd/m²에서 513.6 cd/m²로, 최대 외부 양자 효율이 0.2%에서 0.68%로 향상되었습니다. 이 연구는 PEA₂SnI₄ 기반 순수 적색 PeLED의 디스플레이 분야 잠재적 적용 가치를 나타내며, 고효율 주석 기반 페롭스카이트 발광 재료 및 소자 설계와 제조에 대한 아이디어를 제공합니다.

순수 적색광; 페롭스카이트; 전기발광; 발광 다이오드