• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1061-1070
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• 2023

Over the last few years, lead-free inorganic metal perovskites have gained impressive ground in empowering satellites in space exploration owing to their material stability and performance evolution under extreme space environments. The present work has examined the versatility of eight such perovskites as space radiation shielding materials by computing their photon, charged particles and neutron interaction parameters. Photon interaction parameters were calculated for a wide energy range using PAGEX software. The ranges of heavy charged particles (H, He, C, N, O, Ne, Mg, Si and Fe ions) in these perovskites were estimated using SRIM software in the energy range 1 keV-10 GeV, and that of electrons was computed using ESTAR NIST software in the energy range 0.01 MeV-1 GeV. Further, the macroscopic fast neutron removal cross-sections were also calculated to estimate the neutron shielding efficiencies. The examined shielding parameters of the perovskites varied depending on the radiation type and energy. Among the selected perovskites, Cs₂TiI₆ and Ba₂AgIO₆ displayed superior photon attenuation properties. A 3.5 cm thick Ba₂AgIO₆-based shield could reduce the incident radiation intensity to half its initial value, a thickness even lesser than that of Pb-glass. Besides, CsSnBr₃ and La_0.8Ca_0.2Ni_0.5Ti_0.5O₃ displayed the highest and lowest range values, respectively, for all heavy charged particles. Ba₂AgIO₆ showed electron stopping power (on par with Kovar) better than that of other examined materials. Interestingly, La_0.8Ca_0.2Ni_0.5Ti_0.5O₃ demonstrated neutron removal cross-section values greater than that of standard neutron shielding materials - aluminium and polyethylene. On the whole, the present study not only demonstrates the employment prospects of eco-friendly perovskites for shielding space radiations but also suggests future prospects for research in this direction.

• 센서학회지
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• 제31권6호
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• pp.383-388
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• 2022

Currently, photodetectors are being extensively studied and developed for next-generation applications, such as in autonomous vehicles and image sensors. In this regard, all-inorganic metal halide perovskite (CsPbX₃; X = Cl, Br, and I) nanocrystals (NCs) have emerged as promising building blocks for various applications owing to their high absorption coefficients, tunable bandgaps, high defect tolerances, and solution processability. These features, which are typically required for the development of advanced optoelectronics, can be engineered by modifying the chemical compositions and surface chemistry of the NCs. Herein, we briefly review various strategies adopted for the application of CsPbX₃ perovskite NCs in photodetectors and for improving device performance. First, modifications of the chemical compositions of CsPbX₃ NCs to tune their optical bandgaps and improve the charge-transport mechanism are discussed. Second, the application of surface chemistry to improve oxidation resistance and carrier mobility is described. In the future, perovskite NCs with prospective features, such as non-toxicity and high resistance to external stimuli, are expected to be developed for practical applications.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권1호
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• pp.73-77
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• 2021

Inorganic-organic hybrid perovskite solar cells have demonstrated considerable improvements, reaching 25.5% of certified power conversion efficiency in 2020 from 3.8% in 2009. In normal structured perovskite solar cells, TiO2 electron-transporting materials require heat treatment process at a high temperature over 450℃ to induce crystallinity. Inverted perovskite solar cells have also been studied to exclude the additional thermal process by using [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) as a non-oxide electron-transporting layer. However, the drawback of the PCBM layer is a charge accumulation at the interface between PCBM and a metal electrode. The impact of bathocuproin (BCP) buffer layer on photovoltaic performance has been investigated herein to solve the problem of PCBM. 2-mM BCP-modified perovskite solar cells were observed to exhibit a maximum efficiency of 12.03% compared with BCP-free counterparts (5.82%) due to the suppression of the charge accumulation at the PCBM-Au interface and the resulting reduction of the charge recombination between perovskite and the PCBM layer.

• 공업화학전망
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• 제24권5호
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• pp.1-14
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• 2021

유무기 하이브리드 금속-할라이드계 페로브스카이트(organic-inorganic metal halide perovskite) 페로브스카이트 반도체 소재는 광전자 소자와 소재 연구에 새로운 연구 흐름을 만들고 있다. 태양전지 성능이 불과 과거 몇 년 사이의 짧은 연구 기간에도 불구하고, 광-전 변환 소자 중에서도 단일 소자와 적층 소자(tandem)에서 높은 광-전 변환 효율을 나타내기 때문이다. 이러한 급격한 연구 성과와 성장에도 불구하고, 페로브스카이트 소재의 다양한 광전자 특성의 평가와 결과에 대한 논의가 필요한 상황이다. 특히 내부 이온 이동이 광전자 원거리 이동 특성 평가와 해석에 영향을 주는 경우, 페로브스카이트 소재를 기반으로 한 다양한 광전자 소자의 성능 향상과 해석에 여전히 모호함을 준다. 달리 얘기하면, 이 소재의 기초 특성을 이해하고자 적용하는 다양한 기존 특성 평가 분석법의 활용과 해석에도 복잡한 영향을 미치고 있다고 할 수 있다. 이러한 페로브스카이트 소재 내에서 광전자 원거리 이동을 측정하는 새로운 방법을 소개하고자 한다. 첫 번째 방법으로, Quasi-steady 상태에서 광전도도를 전기적 특성으로 측정하고, 광조사 하에 투과 및 반사를 광학적으로 측정하여, 전도도와 광전자 밀도를 동시에 평가하는 방법으로, photo-induced transmission and reflection (PITR) 분광분석법이다. 이 분광분석법은 실제 소자의 구동조건을 구현한 상태에서 광전자의 원거리 이동에서 발생하는 광전자 밀도 변화를 반영한 광전자 이동도 특성 평가라는 장점을 가지고 있다. 두 번째 방법으로, 기존의 연속 전압 인가 방법 대신 펄스형 전압 인가 방식을 도입하는 방법으로, pulsed voltage space charge limited current (PV-SCLC) 분석법이다. 이는 펄스형 전압 인가 방법으로 이온의 이동을 최소화하여, 전류-전압 측정에서 히스테리시스가 없고 측정결과의 재현성과 신뢰도가 매우 높은 장점이 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.71-75
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• 2023

본 연구에서는 열화학기상증착법을 이용한 세슘계 무기 페로브스카이트의 성장기판에 따른 결정 구조의 변화 및 광학적 특성을 비교 분석하였다. 무기 페로브스카이트 결정은 CsBr과 PbBr₂를 전구체로 사용하여 SiO₂/Si와 c-Al₂O₃ 기판 위에 동일한 조건으로 CsPbBr₃를 성장하였다. 비정질 구조를 가진 SiO₂ 표면에서는 Cs₄PbBr₆-CsPbBr₃ 혼합상의 결정 입자가 성장하였으며, 단결정 구조인 c-Al₂O₃ 기판에서는 CsPbBr₃ (100) 결정 면방향이 우세한 단일상의 박막이 형성되었다. 광학적 분석 결과 CsPbBr₃는 약 91 meV의 반치폭을 갖고 약 534 nm 중심의 발광특성을 보였으며, Cs₄PbBr₆-CsPbBr₃ 혼합구조에서는 청색 변이에 의해 523 nm의 발광 및 6.88 ns의 빠른 광 소결시간을 확인하였다. 열화학기상증착법을 이용한 페로브스카이트의 결정구조의 제어 및 광특성의 변화는 디스플레이, 태양 전지, 광센서 등 다양한 광전 소자에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.