금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정(CsPbX3)은 우수한 광전 특성으로 인해 디스플레이 기술의 이상적인 후보 재료가 되었으나, 기존의 긴 사슬 리간드(예: 올레산/올레일아민)의 약한 배위성과 긴 사슬 구조로 인해 표면 결함과 전하 운반체 전달 제한이 발생하여 발광 다이오드(PeLED) 성능 향상이 제한된다. 본 연구에서는 카복실기(—COOH)와 하이드록실기(—OH)를 통해 CsPbBr3 표면과 배위결합 및 수소결합을 형성하여 나노결정 표면 결함을 효과적으로 수동화하는 단쇄 강한 킬레이트성 구연산(CA) 리간드를 개발하였다. 실험 및 밀도 범함수 이론(DFT) 계산 결과, 구연산 리간드의 흡착 에너지가 기존의 올레산/올레일아민 리간드보다 현저히 높아 나노결정 크기 분포를 균일화하고 광발광 양자 효율(PLQY)을 크게 향상시키며 비복사 재결합 속도를 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 구연산 개질 CsPbBr3 나노결정을 기반으로 한 녹색 페로브스카이트 발광 다이오드 장치는 우수한 전기광학적 성능을 보였으며, 최대 외부 양자 효율(EQE)과 전류 효율은 각각 13.58% 및 42.93 cd/A에 도달하였다. 본 연구에서 개발된 저비용 리간드 공학 전략은 페로브스카이트 표면 조절을 위한 새로운 방법을 제공하며 광전자 소자 응용 확대를 위한 기초를 마련한다.

페로브스카이트;발광 다이오드;리간드;외부 양자 효율