Shortwave Infrared Sensor with Improved Sensitivity based on Hybrid Photoactive Layer using P3HT:PbS Quantum Dots : P3HT:PbS 양자점을 이용한 혼합 광활성층 기반 향상된 감도를 가진 단파장 적외선 센서 :

서경호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 서경호 (경북대학교, 경북대학교 대학원)

발행연도: 2020

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2022

황화납 양자점 기반 단파장 적외선 수광소자의 전기적 특성 향상을 위한 산화아연 나노입자 농도의 중요성

서경호 , 배진혁 센서학회지 2022.03 학술저널

2020

Shortwave Infrared Sensor with Improved Sensitivity based on Hybrid Photoactive Layer using P3HT:PbS Quantum Dots : P3HT:PbS 양자점을 이용한 혼합 광활성층 기반 향상된 감도를 가진 단파장 적외선 센서

서경호 전자공학부 2020.01 학위논문

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본 연구에서는 PbS 양자점 기반 단파장 적외선 광검출 센서를 제작하였고, 공액고분자를 활용하여 IR 광원에 대한 감도를 향상시켰다. 현재 합성된 PbS 양자점의 흡광도는 1,417 nm에서 peak가 나타났고, lead chloride 전구체 조절을 함으로써 미반응 불순물 양을 줄여 양자점 품질을 개선시켰다. 현존하는 많은 공액고분자들 중 P3HT를 선정하였는데, HOMO가 ?5.0 eV로 HOMO가 ?5.1 eV인 합성된 PbS 양자점과 함께 사용하기에 적절하였다. 또한 PbS 양자점 분산용매로 사용되는 toluene에 용해가 가능하여, 혼합 광활성층으로 사용하기에 충분하였다. 제시된 소자의 특성 차이를 확인하기 위해, 우리는 기존의 PbS 양자점 광활성층 기반 단파장 적외선 광검출 기반 센서와 비교하여 전류를 측정 및 비교 분석하였다. 기존의 PbS 양자점 광활성층 기반 SWIR 센서와 제시된 P3HT:PbS 양자점 혼합 광활성층 기반 SWIR 센서는 각 제작된 센서의 I-V 특성에서 산출될 수 있는 최대 감도값을 비교 하였을 때, 기존의 PbS 양자점 광활성층 기반 SWIR 센서는 1.34의 on/off ratio, 제시된 P3HT:PbS 양자점 기반 SWIR 센서는 3.39의 on/off ratio로, 제시된 센서가 약 2.52배 더 높은 on/off ratio를 보였다. 이는 P3HT가 기존의 PbS 양자점 기반 SWIR 센서의 감도를 성공적으로 높인 것을 증명하였다. 뿐만 아니라, 우리는 센서의 기본 구비요건 중 하나인 선택성 실험도 같이 진행했다. IR 광원에서는 뚜렷한 전류변화를 보였던 제작된 센서는 UV 광원과 VIS 광원에서는 거의 차이를 보이지 않았다.
본 연구를 토대로 공액고분자를 활용하여 단파장 적외선 광검출 센서의 감도를 향상시킬 수 있었고, 앞으로의 단파장 적외선 광검출 센서의 잠재적 가능성을 보여줄 것으로 사료된다.

Ⅰ. INTRODUCTION 1
Ⅱ. THEORY 3
2.1 Photoconductive effect 3
2.2 Quantum confinement effect 6
2.3 Conjugated polymer 9
2.4 Operating principle of the proposed device 11
Ⅲ. EXPERIMENTAL METHOD 13
3.1 Fabrication process of the P3HT:PbS QDs hybrid solution 13
3.2 Synthesis of the ZnO NPs 16
3.3 Device fabrication process 19
3.3.1 Formation method of the anode 19
3.3.2 Formation method of the hybrid photoactive layer 20
3.3.3 Formation method of the interlayer 21
3.3.4 Formation method of the cathode 22
3.4 Device measurement system 25
Ⅳ. RESULTS AND DISCUSSION 27
4.1 Characteristics of the synthesized PbS QDs 27
4.2 Characteristics of the synthesized ZnO NPs 30
4.3 Comparative analysis of electrical properties 32
4.4 Selectivity 35
V. CONCLUSION 37
REFERENCE 39
국 문 초 록 48

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