오그제틱 패턴의 변형 모드를 이용한 구조 강성 설계

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 기계항공공학부, 2023. 8. 김도년.Auxetic metamaterials have garnered great interests of researchers due to their counter-intuitive property, a negative Poissons ratio. When an auxetic material is tensioned, the entire volume expands, whereas a conventional material contracts along its sides. This unique characteristic of auxetic metamaterial arises from auxetic deformation, where void spaces in unit cells expand under tension. When subjected to shear load, however, the materials undergo non-auxetic deformation mode that is similar to that of continuum. We focused on these distinct deformation modes of auxetic metamaterials to control two mechanical properties. A tension-related property would be adjusted by the auxetic deformation mode, whereas the other shear-dominant property could be controlled by the non-auxetic deformation mode. For the rotating rigid auxetic unit, we presented a design principle to simultaneously control in-plane tensile and shear stiffness of the auxetic pattern by analyzing the deformation mechanisms. The key design variables are the hinge thickness ratio (HR) and the aspect ratio (AR). They play different roles depending on the applied load, which enables simultaneous design of the two stiffnesses. Based on the design principle, we developed two additional design principles for meta-structures, auxetic meta-tube and auxetic meta-disk. The auxetic meta-tube was designed to be able to adjust bending and torsional stiffness of tubular structure. The numerical and experimental results confirm that the tube stiffness values can be independently controlled in a wide area. It can be used to improve the stability and performance of a concentric tube robot for minimal invasive surgery. The auxetic meta-disk is capable of simultaneous design of the flexural and torsional natural frequencies of disk structures, which is crucial in manipulating elastic wave propagation. Comprehensive finite element analyses verified that the wave propagation in pipes could be controlled over a broadband frequency range. An elastic wave mode filter was suggested as an application, which may be useful in non-destructive testing. The contribution of this work lies in its intuitiveness and applicability across various field. The proposed design principles can be easily extended to diverse mechanical properties and geometries, and we expect to enable the design of novel mechanical metamaterials through this approach.오그제틱 물질은 음의 푸아송비를 보이는 메타물질의 일종으로, 인장 시 물질의 옆면이 함께 팽창하는 독특한 특성을 보인다. 이러한 특성은 인장 하중에 의해 오그제틱 단위체의 내부 빈 공간이 팽창하는 오그제틱 변형 모드에 의해 발생한다. 그러나 오그제틱 물질이 전단력을 받을 때에는 일반적인 연속체와 유사한 비오그제틱 변형 모드로 변형하게 된다. 우리는 오그제틱 물질의 이러한 하중 의존적 변형 모드에 주목하여 두 기계적 물성을 동시에 조절하기 위한 설계 원리를 제안하였다. 본 연구는 먼저 인장, 전단 강성을 동시에 조절할 수 있는 평면 오그제틱 단위체의 설계 원리를 제시한다. 회전 강체 오그제틱 패턴을 기본 단위체로 설정하여 각각의 변형 모드에서의 강성 조절 메커니즘을 확인하고 이를 설계하기 위한 두 가지 핵심 설계 변수인 힌지두께비 (HR), 세장비 (AR)를 제시하고 조절 원리를 고찰하였다. 평면 상의 강성 조절 설계 원리를 확장하여, 3차원 메타 구조인 오그제틱 메타 튜브, 오그제틱 메타 디스크의 설계 원리를 추가적으로 제시하였다. 오그제틱 메타 튜브는 튜브 구조의 굽힘, 비틀림 강성을 동시에 설계할 수 있는 메타 구조로, 시뮬레이션과 실험을 통해 최소침습수술 기법 중 하나인 동심형 튜브 로봇의 안정성과 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 오그제틱 메타 디스크는 디스크의 굽힘 모드, 비틀림 모드의 고유진동수를 동시에 설계할 수 있는 구조로, 두 종류의 탄성파 전파를 조절하기 위해 설계되었다. 다양한 유한요소 해석 기법을 활용하여 파이프에서의 굽힘, 비틀림 파의 전파를 동시에 조절할 수 있음을 확인하였고, 적용 분야로 탄성파 모드 필터의 예시를 통해 비파괴검사에서의 응용 가능성을 확인하였다. 제안된 설계 원리는 직관적이고 다양한 분야에 적용 가능하다는 데에 의의가 있다. 본 설계 원리는 다양한 기계 특성과 형상에 대한 적용으로 확장될 수 있으며, 이를 통해 새로운 특성과 장치에 대한 설계가 가능해지기를 기대한다.Abstract 1 Table of Contents 2 List of Figures 6 List of Tables 17 Chapter 1. Introduction 18 1.1. Background 18 1.2. Key idea 21 1.3. Objectives 23 1.4. Research outline 24 Chapter 2. Simultaneous adjustment of in-plane stiffness of auxetic metamaterials 26 2.1. Rotating rigid auxetic unit cell 26 2.1.1. Conversion to slit-type rotating rigid auxetics 27 2.1.2. Unit cell definition 30 2.2. Definition of in-plane stiffness 32 2.3. Deformation mechanism analysis 34 2.3.1. Auxetic deformation mode under tension 34 2.3.2. Non-auxetic deformation mode under shear 38 2.4. Finite element analysis 41 2.5. Design principle for simultaneous control of in-plane stiffness 43 2.5.1. In-plane tensile stiffness control 43 2.5.2. In-plane shear stiffness control 46 2.5.3. Results of tilted rotating rigid auxetic pattern 50 2.6. Conclusion 55 Chapter 3. Simultaneous adjustment of tube stiffness: Auxetic meta-tube 56 3.1. Introduction 56 3.2. Auxetic meta-tube 58 3.2.1. Definition of auxetic meta-tube 58 3.2.2. Study for other design variables 60 3.3. Finite element analysis 63 3.3.1. Analysis model 63 3.3.2. Definition of tube stiffness 64 3.3.3. Convergence test 64 3.4. Experimental verification 66 3.4.1. Fabrication 66 3.4.2. Modal testing 67 3.5. Design principle for simultaneous control of stiffness of auxetic meta-tube 71 3.5.1. Bending stiffness (B) control 71 3.5.2. Torsional stiffness (C) control 72 3.5.3. Designable stiffness area 74 3.5.4. Independent stiffness control 75 3.6. Results with triangular and hexa-triangular pattern 77 3.6.1. Definition of triangular and hexa-triangular unit cell 77 3.6.2. Stiffness control result 79 3.7. Results with tilted rectangular patterns 82 3.8. Conclusion 86 Chapter 4. Simultaneous control of elastic wave propagation: Auxetic meta-disk 87 4.1. Introduction 87 4.2. Auxetic meta-disk 90 4.2.1. Definition of auxetic meta-disk 90 4.2.2. Study for other design variables 92 4.3. Finite element analysis model 93 4.3.1. Analysis model 93 4.3.2. Normal mode analysis 93 4.3.3. Validity of sector model 94 4.3.4. Dispersion analysis 95 4.3.5. Transmission analysis 98 4.3.6. Mesh convergence test 99 4.3.7. Mesh for perfectly matched layers 100 4.4. Design principle for simultaneous control of elastic wave propagation 102 4.4.1. Flexural mode natural frequency control 102 4.4.2. Torsional mode natural frequency control 103 4.4.3. Effect of mass variation of auxetic meta-disk 105 4.4.4. Bandgap formation 105 4.4.5. Designable range of bandgaps 107 4.5. Numerical validation 111 4.5.1. Transmission analysis result 111 4.5.2. Investigation of attenuation efficiency 112 4.6. Application: Elastic wave mode filter 115 4.7. Conclusion 117 Chapter 5. Concluding remarks 118 Appendix. 119 Bibliography 134 Abstract in Korean 137박

환경 친화적인 비납 기반의 고휘도 페로브스카이트 발광 다이오드

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 재료공학부, 2019. 2. 이태우.Metal halide perovskites (MHPs) have attracted much attention in the field of light emitting diode (LEDs) because of their unique properties such as color tunability, high photoluminescence, and high color purity. However, most perovskite light-emitting diodes (PeLEDs) have used lead (Pb)-based perovskites which are toxic. Recently, many researchers have studied tin (Sn)-based perovskites to replace Pb-based perovskites. Among the Sn-based emitters in PeLEDs, cesium tin bromide (CsSnBr3) is the most promising emitters due to its structural stability compared to that of methylammonium tin bromide (MASnBr3), and formamidinium tin bromide (FASnBr3). However, PeLEDs using CsSnBr3 still exhibited low luminous efficiency because of the several critical problems (i.e., poor film morphology, poor film coverage, self-oxidation of Sn2+, and large grain-size of CsSnBr3). Herein, we employed two kinds of additives, tin fluoride (SnF2) and 1,3,5-tris(N-phenylbenzimiazole-2-yl) benzene (TPBI), in CsSnBr3 to achieve improvement of film morphology, prevention of Sn2+ oxidation, and reduction of grain size in the perovskite layers. We introduced SnF2 as an additive to improve perovskite film coverage by increasing the number of nucleation site. Additionally, we introduced SnF2 & TPBI treatment in CsSnBr3 to achieve reduced grain size of CsSnBr3 with further prevention of Sn2+ oxidation. Moreover, the grain size of perovskite film was successfully reduced and modified the energy level of CsSnBr3 film, which induced the effective hole blocking at the perovskiteelectron transport layer interface. Finally, we employed the SnF2 &TPBI treated CsSnBr3 layer as an emitter in PeLEDs, and it exhibited highest luminescence (55 cd/m2) in solution-based Pb-free PeLEDs.금속 할라이드계 페로브스카이트는 그들의 고유한 특성인 색 가변성, 높은 광발광, 높은 색순도로 인해 발광 다이오드 분야에서 각광받고 있는 물질이다. 하지만, 대부분의 페로브스카이트 발광 다이오드는 독성이 있는 납 기반 페로브스카이트를 사용하고 있어 상업화가 힘든 상황이다. 최근, 많은 연구자들이 납 기반 페로브스카이트를 대체하기 위해 주석 기반 페로브스카이트를 연구 하고 있다. 발광 물질로서의 주석기반 페로브스카이트 중에서, CsSnBr3는 MASnBr3 및 FASnBr3와 비교하여 구조적 안정성으로 인해 가장 유망한 발광 물질 이다. 그러나, CsSnBr3를 사용하는 페로브스카이트 발광 다이오드는 박막 상태 및 Sn2+의 자발적인 산화 같은 문제로 인해 여전히 낮은 발광 효율만이 보고 되고 있다. 여기서 우리는 CsSnBr3에 첨가제인 SnF2와 TPBI를 사용하여 막 형태 개선, 자발적 산화방지, 및 페로브스카이트 결정립 크기의 감소 등을 이루어 냈다. 우리는 핵 생성 사이트의 수를 증가시킴으로써 페로브스카이트 박막질을 향상시키는 효과를 위해 SnF2를 첨가제로 도입하였다. 또한, SnF2와 TPBI를 동시에 첨가하여 페로브스카이트의 결정립 크기를 효과적으로 줄였으며 발광층의 에너지레벨을 변화시켜 정공 저지층인 TPBI가 정공 수송을 효과적으로 방어 하도록 도와주었다. 마침내, 두가지 첨가제를 동시에 활용하여 휘도 55 cd/m2 의 페로브스카이트 발광 다이오드를 구현하였으며 이는 용액공정 비납기반 페로브스카이트 중에서 가장 높은 값이다.Table of Contents Chapter 1. Introduction 1 Chapter 2 . The effect of SnF2 treatment on the CsSnBr3 for Pb-free PeLEDs 5 2.1 Morphology of perovskite film 5 2.2 Structure and optical properties of perovskite film 9 2.3 Device characteristics 12 Chapter 3 . The effect of SnF2 & TPBI treatment on the CsSnBr3 for Pb-free PeLEDs 14 3.1 Morphology of perovskite film 14 3.2 Structure and optical properties of perovskite film 19 3.3 Photo-electron spectroscopy analysis 21 3.4 Device characteristics 24 Chapter 4 . Experimental 26 Chapter 5 . Conclusion 30 Bibliography 32 Abstract in Korean 34Maste

A study on Sonata for Clarinet and Piano by Johannes Brahms

본 논문은 석사 과정 이수를 위한 졸업 독주회에서 연주하였던 작품 중에서 브람스 (Johannes Brahms, 1833-1897)의 Sonata for Clarinet and Piano를 연구하고 분석한 것이다. 이 작품은 브람스 후기의 작품으로 4악장으로 구성되어있다. 제 1악장은 Sonata형식, 제 2악장은 느린 박자의 3부 형식, 제 3악장은 빠른 Scherzo풍의 3부 형식, 제 4악장은 빠른 Rondo 형식으로 되어있다. 브람스의 음악 특징인 고전적인 형식과 서정적이고 아름아운 선율을 가지고 있다. 브람스는 독일의 대표적인 작곡가로 후기 낭만 시대에 독일 전통을 고수하며 고전적인 형식을 중요시 했다. Sonata for Clarinet and Piano Op.120 No.1은 그의 마지막 실내악곡으로 선율과 화성적인 진행이 매우 섬세하고 원숙한 작품이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 브람스의 생애와 음악세계를 살펴보고 대표적인 작품을 알아보기로 한다. 다음으로 각 악장을 중심으로 이 작품을 연구 및 분석하여 연주하는데 도움이 되고자 한다.;Johannes Brahms(1833-1897) was a German composer of the Romantic period. He maintained a classical sense of form and order in his works contrary to this contemporaries. Thus he was great in a traditional forms and pure music as opposed to the New German program music. His typical works are Symphony No.1 in c minor, Op.68, Violin Concerto in D Major op.77, Ein Deutches Requiem Op.45, `Akademische Festouver re` Op.80, Ungarische Tanze, Quintet for Piano and Strings in f minor, Op.34, Concerto for Piano and Orchestra No.1, in d minor, Op.15. <Sonata for Clarinet and Piano Op.120 No.1> which was one of my recital list is study and analysis. This sonata was completed in his last period. It is consists of 4 movements. The First movement is Sonata form and the 2nd movement is a slow ternary form. The 3rd movement is also ternary form in fast Scherzo style. The 4th movement is fast Rondo form. <Sonata for Clarinet and Piano Op.120 No.1> is beautiful in Melody and very classic in form. So many clarinet player prefer this Sonata and play it widely.Ⅰ. 서론 = 1 Ⅱ. 본론 = 3 1. Johannes Brahms의 생애 및 음악적 배경 = 3 2. Johannes Brahms의 대표적인 작품 = 7 3. Sonata for Clarinet and Piano Op.120 No.1의 분석 = 8 Ⅲ. 결론 = 39 참고문헌 = 40 Abstract = 4

국제 스포츠의 정치적 기능에 관한 연구

스포츠는 의례적으로 사회적 상호작용을 위한 강력한 구성요소가 되었으며, 그에 따라 정치적 목적을 달성하기 위한 완벽한 수단이 되기도 한다. 그래서 많은 국가들이 국제 스포츠 경기를 자국의 정치적 목적과 이데올로기적 선전 수단 및 국가의 정체성을 확립하고자 이용해 왔고, 따라서 세계적으로 주요한 스포츠 대회일수록 자국의 정치적 목표를 널리 알리기 유리할 뿐만 아니라 정치성을 띤 대의명분(大義名分)을 표명하는 수단으로 이용되어 왔다. 본 연구는 국제 스포츠의 총체라고 할 수 있는 올림픽을 통해 그것의 본질적인 이념을 파악하고, 스포츠와 정치의 관계를 기능이론과 갈등이론적 관점을 통해서 스포츠가 정치적으로 어떠한 역할 및 기능을 하고 있는가를 살펴 올림픽을 비롯한 국제스포츠 행사에서의 정치적 영향력을 최소화하기 위한 몇 가지의 대안적 방안을 제공하는데 그 목적을 두었다. 그러므로 위와 같은 목적을 달성하기 위해 다음과 같이 연구 내용이 진행되었다. Ⅱ장에서는 쿠베르탱이 제시한 올림픽의 본질적인 이념과 그것이 점차로 퇴색되어 가는 배경을 역사적 사례를 통해 살펴보고, 그러한 퇴색된 올림픽의 주요 요인과 올림픽의 정치화에 대한 사회학적 분석을 살펴보았다. Ⅲ장에서는 올림픽을 비롯한 모든 국제 스포츠가 국가사회 및 국제사회에서 이용되는 정치적 기능을 여러 관점에서 분석한 후, 그러한 기능 및 역할들이 독일과 러시아 그리고 남아프리카의 사회적 대변혁을 전후하여 어떻게 작용하였는가를 제시하였다. Ⅳ장에서는 이상의 내용을 정리·종합하여 본 연구의 필요성과 목적에 부합되는 제안점 및 발전 방향 등을 제시하였고 그 결론은 다음과 같다. 쿠베르탱이 1896년 근대 올림픽 경기를 창시하면서 강조한 이상은 우호증진과 국제 친선 및 세계평화의 실현이었다. 그러나 그가 의도한 올림픽 이념이 항상 현실화된 것은 아니었으며, 오히려 올림픽 이념보다는 다른 가치들이 우선시 되는 경향이 더욱 강하게 드러났고 올림픽 자체의 정치성, 각 국가의 정치적 이용, 선수들의 정치화 등으로 인해 올림픽의 발전에 부정적인 영향을 미쳐왔다. 따라서 스포츠의 본질을 왜곡시키고 있는 정치 개입으로부터 해방된 스포츠의 토양을 마련하기 위해 본 연구자가 제안한 사항은 첫째, 권력과 결탁하여 스포츠 민족주의의 역기능적 측면을 부채질하고 있는 매스미디어에만 의존하는 국민들에게 스포츠의 순수함과 본질을 널리 홍보·보급하여 국민들의 의식이 개선될 수 있도록 노력해야 한다. 둘째, IOC 및 각국의 NOC는 올림픽 개최지 선정 문제나 성공적 유치에만 관심을 기울일 것이 아니라 개막식 또는 폐막식 행사에서 상징적으로만 보여졌던 올림픽의 이념(理念)을 보다 현실화하려는 노력이 필요하다. 셋째, 매스컴에서의 언론을 중재하고 매스컴 관계인들은 스포츠의 본질적인 이념에 보다 초점을 맞추어 대중들에게 전달할 수 있도록 노력하여야 한다. 넷째, 국교를 초월한 스포츠 문화교류가 증진되어야 할 것이다. 그러기 위해 각종 경기 연맹들은 자국을 대표하여 출전하는 선수들이나 적대국과의 대항경기에만 지나치게 관심을 기울일 것이 아니라 개인자격으로 출전하고자 하는 선수들을 비롯하여 순수 아마추어 선수들에게까지도 국제 대회 출전의 기회를 마련하여야 한다. 또한 ‘승리추구’만을 국가의 최고 목표로 간주하지 않고 그들이 발전한 나라의 스포츠 문화를 습득하고 기량을 닦을 수 있도록 노력을 기울여야 한다. 다섯째, 정치가들의 의식 개선이 절실히 요구된다. 즉 스포츠와 관계된 정치가들에게 올림픽을 비롯한 국제 스포츠의 도덕적·평화적 이념을 끊임없이 계몽해야 한다. 이와 같은 해결책이 실효를 거둘 때 우리는 진실로 인간이 주체가 되고 결과보다는 과정을 중시하는 스포츠의 참 모습을 회복할 수 있을 것이며, 인간 한계에 도전하는 스포츠맨의 숭고한 노력이 그 자체로써 찬사를 받게 될 것이다. ; Sport has been a general powerful element for a mutual social action, so it could have been a perfect tool for completing political purposes, too. In the famous international sport events, because it has an advantage of declaring and reaching the political aim of their own nation, they were easily used to express loyal reputation having political nature. For that reason, a lot of nations have used international sport events to reach to their political aim, declare ideology, and confirm sovereignty. The object of this study is to understand the substantial ideology of sport through the Olympics which can be called a typical international sport event, to prepare some alternative plan to minimize the political effects in the international sport events including the Olympics through considering the role and the functions by comparing function theory and complex theory. To accomplish these aims, the research was performed as follows. In section II, it was studied about the principal doctrine, which was proposed by Coubertin, that is loosing its color by using historical examples and the influencing factor to the decolored Olympics. After that it was performed social analysis about the politicization of the Olympics. In section III, followed by the analysis of the political function of international sport which is used in national society and international society from various points of aspects, it was showed that how the influencing factors worked before and after the social renovation in Germany, Russia and South Africa. In section Ⅳ, after presentation of the colligation of the contents discussed above the proposition point and direction of development which coincide with the necessity and destination of this study were described. And the summary is as follows. To be contrary that the ideals which were emphasized by Coubertin when he established The Olympics in 1896 were the development of an international friendship and a realization of world peace, such intentions were not always realized when observing historically, rather the tendency that other values had priority was reinforced. For that reason, it is true that the political tendency of The Olympics itself, the political misuse of it by each nation, and politicization of the athletes made a negative influence on the development of The Olympics. On the ground of this situation, we should endeavor to awake national awareness and prepare the foundation of the sport which liberated from the political intervention that perverts the intrinsic nature of the sport through the suggestion as follows First, to progress the national awareness, we had better make an effort to notify and propagate the purity and nature of sport to the people who depends on a limited information of a mass communication which combined with the power and instigated the negative aspect of sport nationalism. Second, it is essential that IOC should construct simultaneously the sport logic, realize the Olympic ideology symbolized only by words in opening and closing ceremony. Third, all the parties concerned with mass communications should arbitrate between journalism in mass communication and endeavor to deliver the principal ideology of the sport to the public, chiefly. Fourth, it should be developed the cultural interchangeability beyond nationalism. To do so, each sport federation has to make an effort to learn a culture of developed country and extend the capability of athletes in the sport by preparing an opportunity to join for genuine amateur players including players who want to join personally, not to give an attention to the players who represent their own country and the games with a rival country. Fifth, it should be given an eternal education of an ethical and peaceful ideology of international sport including The Olympics to improve the consciousness of the politician related to the sport.Ⅰ. 서 론 = 1 A. 연구의 필요성 및 목적 = 1 B. 연구의 방법 및 내용 = 5 C. 연구의 제한점 = 6 Ⅱ. 올림픽의 정치화 = 8 A. 올림픽의 이상과 정치적 현실 = 8 1. 근대 올림픽의 이념 = 8 2. 근대 올림픽의 정치화 = 10 3. 현대 올림픽의 정치도구화 = 12 B. 올림픽 정치화의 역사적 사례 = 16 1. 부활기(復活期)의 올림픽(1～6 올림피아드) = 16 2. 대전기(大戰期)의 올림픽(7～12 올림피아드) = 18 3. 냉전기(冷戰期)의 올림픽(13～18 올림피아드) = 20 4. 시련기(試鍊期)의 올림픽(19～23 올림피아드) = 23 C. 올림픽 정치화의 주요 요인 = 25 1. 민족주의의 심화 = 25 2. 아마추어리즘의 쇠퇴 = 30 3. 상업주의의 팽창 = 32 4. IOC의 관료제도화 = 35 5. 승리지상주의 = 37 D. 올림픽의 정치화에 대한 사회학적 분석 = 39 1. 기능주의적 관점 = 39 2. 갈등주의적 관점 = 41 Ⅲ. 국제 스포츠의 정치적 기능 = 44 A. 국가사회에 있어서의 정치적 기능 = 46 1. 민족주의의 상징적 기능 = 47 2. 사회통합 촉진의 기능 = 49 3. 대중에 대한 사회통제의 기능 = 51 4. 사회의 변혁을 위한 스포츠의 기능 = 53 5. 정치가들의 스포츠 이용 = 56 B. 국제사회에 있어서의 정치적 기능 = 60 1. 외교적 승인의 기능 = 60 2. 정치선전 및 정치적 이데올로기 강화의 기능 = 64 3. 국가적 위신과 명예촉진의 기능 = 66 4. 국제 이해와 평화의 촉진을 위한 기능 = 69 5. 항의의 수단 = 70 6. “무기 없는 전쟁”의 기능 = 73 C. 독립국가로써의 재편성을 위한 스포츠 = 75 1. 통일을 전·후한 독일의 스포츠 = 75 2. 공산체제의 붕괴와 러시아의 스포츠 = 77 3. 인종차별정책과 남아프리카의 스포츠 = 80 D. 스포츠와 신식민주의 = 85 Ⅳ. 결 론 및 제 언 = 90 참고문헌 = 96 영문초

결정 구조 변화를 이용한 고효율 페로브스카이트 발광 다이오드 구현

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 재료공학부, 2022. 8. 이태우.금속 할로겐화 페로브스카이트는 아래와 같은 분야에 활용 가능 한 물질로 최근에 많은 각광을 받고 있습니다 (태양 전지, 발광 다이오드, 레이저, 트랜지스터, 그리고 기억 장치 등). 특히, 하이브리드 페로브스카이트는 i) 쉬운 색상 조절, ii) 우수한 광발광, iii) 좁은 방출 스펙트럼 및 균형 잡힌 전하 캐리어 이동성과 같은 발광체 활용에 우수한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 장점을 바탕으로 연구원들은 2012년 최초의 실온 페로브스카이트 발광 다이오드 이후 구조적 접근, 결정화 조절 방법, 차원 조절과 같은 많은 전략이 도입 되어 연구가 진행되어 왔습니다. 그러나 효율적인 대면적 페로브스카이트 발광 다이오드의 개발은 결정 구조 불안정성의 한계와 용액공정의 한계로 인해 아직 개발이 미진한 실정 입니다. 본 학위 논문에서는 결정 구조 변화를 통해 고효율 및 안정적인 페로브스카이트 발광 다이오드를 개발에 관한 연구를 진행 하였습니다. 특히, 이러한 결과는 기존에 사용화 된 유기 발광 다이오드 와 양자점을 이용한 발광 다이오드와 같은 상용화된 발광 다이오드와 비슷한 수준의 효율을 자랑 합니다. 본 학위논문의 주요 접근 방식을 크게 세가지로 첨가제 도입, 양이온 치환을 통한 이상적인 양이온 구조 도입, 증착 공정에서의 차원 조절 연구 입니다. 첫 번째 장에서는 간단하게 페로브스카 라는 물질에 대한 간단한 소개와 함께, 페로브스카이트 결정 구조 및 페로브스카이트 발광 다이오드에서 활용 되는 증착 공정에 대해 간단 하게 설명 하고자 합니다. 두 번째 장에서는 첨가제를 단일 양이온 페로브스카이트 물질에 적용 하는 연구 입니다. 페로브스카이트의 결함 제어 및 여기자 손실 억제는 페로브르스카이트 발광 다이오드의 특성에 크게 영향을 끼칩니다. 여기에서는 1,8-octanedithiol 라는 첨가제를 활용하여 페로브스카이트 층과 하부 정공 주입 층 사이의 계면에서 결함을 막고, 결정 구조 내부의 결합도 제어 할 수 있습니다. 세 번째 장에서는 3차원 다결정 페로브스카이트의 결함 제어를 위한 4중 양이온 페로브스카이트 구조를 소개합니다. 최근 고효율 특성을 갖는 페로브스카이트 발광 다이오드에 대한 논문이 많이 보고 되고 있지만, 고휘도, 고효율, 장수명을 동시에 구현 하는 논문은 아직 보고되지 못하였습니다. 다결정 3차원 페로브스카이트는 본질적으로 우수한 전하 수송 특성을 가지고 있습니다. 그러나 높은 결함 밀도로 인해 높은 발광 효율을 얻기에는 적합하지 않는 단점이 있습니다. 한편, 페로브스카이트 나노결정은 강한 캐리어 구속과 낮은 결함 밀도를 가지고 있지만, 절연 리간드로 인해 전하 수송이 좋지 않아 밝기가 낮고 작동 수명이 낮은 단점이 있습니다. 여기에서 우리는 결정 구조의 A-사이트 양이온으로 Guanidium(GA)를 치환 하여 결함이 없는 4중 페로브스카이트 결정 구조를 보고 합니다. 특히, 우리는 ~470,000cd m-2의 최대 밝기, 150cd A-1의 최대 전류 효율 (28.94%의 외부 양자 효율) 및 100,00cd m-2에서 14 시간 이상의 매우 긴 수명을 가지는 안정적인 녹색 페로브스카이트 발광 다이오드를 구현 하였습니다. 네번째 장에서는 페로브스카이트 발광 다이오드 상업화에 큰 걸림돌인 대면적화의 어려움과 낮은 재현율을 극복하기 위해 증착 공정을 통한 페로브스카이트 발광 다이오드 구현에 관한 연구를 진행 하였습니다. 특히, 단일 소스를 활용한 증착 무기 CsPbBr3 페로브스카이트를 구현 하였습니다. 추가적으로, 효율 적인 광발광 특성을 위해 화학양론 조성 조절을 도입 하였습니다. 또한, 공증착 방법을 통한 Quasi-2D 페로브스카이트 구조를 도입 하는 연구를 진행 하였습니다. 이를 통해 양자 우물 효과를 통한 효율적인 광발광 특성 향상을 관찰 하였으며, 이를 활용한 소자 제작을 통해 밝은 (>1,000cd m-2) 페로브스카이트 발광 다이오드를 구현 할 수 있었습니다. 본 학위 논문에서 제시된 연구 결과를 통해 페로브스카이트 구조 변화에 대한 이해와 페로브스카이트 발광 다이오드 기술 상용화의 초석이 될 수 있을 것으 기대 합니다.Metal halide hybrid perovskites have great attention for optoelectronic applications (e.g., solar cells, light-emitting diodes (LEDs), laser, transistor, and memory devices) in a short time. Especially, hybrid perovskites have excellent characteristics for emitters such as i) easy color tunning, ii) good photoluminescence, iii) narrow emission spectrum (small full with half-maximum length), and balanced charge carrier mobility. Based on these advantages, researchers introduce lots of strategies such as additive engineering, anti-solvent methods, structure modification, and dimension control since the first room temperature perovskite light-emitting diodes (PeLEDs) in 2012. However, the development of efficient and large-area PeLEDs is still underdeveloped due to the limitations of crystal structure instability and the limitation of solution processing. In this thesis, we develop highly efficient and stable PeLEDs by structure modulation. These results are almost the same with conventional commercialized LED devices such as organic LEDs and quantum dot LEDs. The principle approach is the crystal structure engineering using various methods such as additive engineering, A-site cation modification, and introducing longer organic alkyl ammonium for dimension control of perovskite. In the first chapter, a general introduction would be presented. The second chapter will be deal with how to improve device efficiency and stability in single cation perovskite by additive engineering. Defect engineering of perovskite and suppression of exciton loss are crucial for device performances. Here, we use 1,8-octanedithiol that is dominantly distributed at the lower part of a methylammonium lead bromide (MAPbBr3) emitting layer. The dithiol additive can perform a multifunctional role in defect passivation, spatial confinement of excitons, and prevention of exciton quenching at the interface between the perovskite layer and the underlying hole-injection layer. Photoluminescence studies reveal the enhanced charge carrier dynamics of the perovskite emitters with the use of the thiol additive, which improves perovskite LEDs’ efficiency and stability. In the third chapter, I introduce the quadruple cation perovskite structure for defect passivation of 3D polycrystalline perovskite. Recently, several papers have been reported about PeLEDs that have highly efficient characteristics, but these have not been realized high luminance, high efficiency and long lifetime at the same time. Polycrystalline 3D perovskites have excellent charge transport properties intrinsically. However, they are not favorable for achieving high luminous efficiency due to weak carrier confinement and high defect density. On the other hand, colloidal perovskite nanocrystals have strong carrier confinement and low defect density, but also they are suffers from poor charge transport because of insulating ligands, resulting in low brightness and poor operation lifetime. Here, we report a defect-free quadruple perovskite by Guanidium (GA) cooperation into A-site cation in crystal structure. We demonstrate efficient, bright, and stable green PeLEDs that have maximum brightness of ~470,000 cd m-2, maximum current efficiency of 150 cd A-1 (external quantum efficiency of 28.94%), and very long estimated half-lifetime of >14h at 100,00 cd m-2. We show that quadruple cation system can effectively passivate the high defect nature of polycrystalline 3D perovskite, and thereby realize strong charge confinement and greatly reduced trap density while maintaining the good charge transport properties of 3D perovskites. In the fourth chapter, vapor-deposition method is introduced. In these days, most of researcher have focused on the solution-processed perovskite optoelectronics because of easy-fabrication characteristics. However, vapor-deposition methods are needed for the commercializing of perovskite as an emitter. Therefore, we introduce the physical vapor methods for PeLEDs. Especially, we could make CsPbBr3 films with single-source vapor-deposition methods by making CsPbBr3 powder for the single-source vapor-deposition, and then we control the chemical stoichiometric ratio for the efficient luminance characteristics. Moreover, quasi-2D structure are firstly introduced for the vapor-deposited PeLEDs. we could see the energy funneling effect by structure modification and demonstrate the bright (>1,000 cd m-2) PeLEDs. This works shows the possibility of structure modification of perovskite with vapor-deposition methods. Lastly, the present thesis is summarized, and a conclusion is drawn in the fifth chapter. With the presented findings, a better understanding of the perovskite structure modulation, and could be the cornerstone of commercialization of PeLEDs.Abstract i Contents iv List of Tables viii List of Figures ix Chapter 1. Introduction 1 1.1 Overview of Perovskites 1 1.2 Demisionality and Structure of Perovskites 3 1.3 Vapor-deposition methods 5 1.4 Research strategies 7 1.5 Biobliography 9 Chapter 2. Multifuncional Dithiol Additive in Polycrystalline Perovskite Emitters for Suppression of Non-Radiative Recombination 13 2.1 Introduction 13 2.2 Materials and experiments 17 2.3 Results and discussion 21 2.4 Conclusion 35 2.5 Biobliography 38 Chapter 3. Ideal Mixed-Cation System for Highly Efficient and Stable Perovskite Light-Emitting Diodes 46 3.1 Introduction 46 3.2 Materials and experiments 51 3.3 Results and discussion 55 3.4 Conclusion 63 3.5 Biobliography 65 Chapter 4. High-efficiency Quasi-2D Perovskite Light-Emitting Diodes using Vapor-deposition methods 68 4.1 Introduction 68 4.2 Materials and experiments 70 4.3 Results and discussion 74 4.4 Conclusion 84 4.5 Biobliography 85 Chapter 5. Summary 89 Abstract in Korean 90박