[이창준 학생/김준우 박사/강기훈 교수/이탁희 교수] 페로브스카이트/그래핀 이종구조 전극을 통해 구현한 광 반응성 분자 접합 연구 (Advanced Optical Materials 게재)
Photo-Responsive Molecular Junctions Activated by Perovskite/Graphene Heterostructure Electrode
빛에 의한 전기적 스위칭이 가능한 분자 접합을 구현하고 그 성능을 개선하는 연구는 분자전자학의 주된 연구주제로 다뤄져 왔다. 본 연구는 광반응성이 높은 유기 할라이드 페로브스카이트(Organohalide perovskite; OHP)/그래핀 이종접합 상부 전극을 분자전자소자 플랫폼에 접목하여 이를 구현하였다. OHP/그래핀 계면에 형성된 내부전계로 인해 OHP에서 빛에 의해 발생한 전하가Biphenyl-thiol(BPT) 분자 접합으로 주입됨을 보여 광전류의 스위칭 현상을 설명하였다. 이러한 현상을 바탕으로 분자의 전기 쌍극자모멘트를 조절할 경우 Pentafluorobenzen-thiol(PFBT) 분자 접합에서 최대 1000 %까지 스위칭 성능을 개선할 수 있음을 보였다. Landauer 모델을 통해 빛에 따른 OHP/그래핀/분자 구조에서의 전하수송 특성 변화를 이해하였으며, 이를 바탕으로 일반적인 OHP/그래핀 구조에 비해 높은 광전류 성능이 발생하는 현상을 설명하였다.
Realizing photo-switchable molecular junction and improving their performance has been a major research topic in the field of molecular electronics. Here, we implemented photo-responsive molecular junctions by replacing the top electrode of conventional large-area molecular devices with photo-active organic halide perovskite (OHP)/graphene heterojunction. Furthermore, the mechanism of the photocurrent enhancement was demonstrated by showing the formation of the internal field at OHP/graphene interface, and the subsequent field -driven injection of photo-generated charges from OHP to biphenyl-thiol. Based on this understanding, we could adjust the dipole moment of the molecules to improve the switching performance up to 1000% in the pentafluorobenzen-thiol (PFBT) molecular junction. Through the Landauer model, modulation of charge transport properties in the OHP/graphene/molecular structure under the presence of light is studied, and the comparatively higher photocurrent performance of our experiment to that of the conventional OHP/graphene structure was explained.
Authors : Changjun Lee,† Junwoo Kim,† Jonghoon Lee, Woocheol Lee, Minwoo Song, Kyung-Yoon Baek, Jiwon Shin, Jongwoo Nam, Jeongjae Lee, Keehoon Kang* and Takhee Lee* (†equally first authors, *co-corresponding authors)
Published online: 15 April 2022