과학자들이 태양처럼 빛나는 종이처럼 얇은 빛을 만들다

이번 연구의 교신저자인 Xianghua Wang은 “이 연구는 태양 스펙트럼과 밀접하게 일치하는 초박형, 대면적 양자점 LED의 타당성을 보여줍니다.”라고 말했습니다. “이러한 장치는 눈에 편안한 차세대 디스플레이, 적응형 실내 조명, 원예 또는 웰빙 응용 분야를 위한 파장 조정 가능한 소스를 구현할 수 있습니다.”

많은 사람들이 자연스럽고 차분한 느낌을 주는 실내 조명을 선호합니다. 이전 접근 방식에서는 빨간색과 노란색 인광 염료를 사용하여 촛불과 같은 따뜻함을 만드는 유연한 LED를 사용하여 이러한 효과를 얻었습니다. 새로운 대안은 양자점(전기 에너지를 유색 빛으로 변환하는 작은 반도체 입자)에 의존합니다. 일부 연구팀은 이미 양자점을 사용하여 백색 LED를 만들었지만 햇빛의 전체 스펙트럼을 복제하는 것은 여전히 ​​어려운 일이며, 특히 햇빛이 가장 강한 노란색과 녹색 영역에서는 더욱 그렇습니다. 이 문제를 해결하기 위해 Lei Chen과 동료들은 얇은 흰색 양자점 LED(QLED)에서 균형 잡힌 태양과 같은 빛을 재현할 수 있는 양자점을 개발했습니다. 한편, Wang의 그룹은 상대적으로 낮은 전압에서 효과적으로 작동할 수 있는 효율적인 전도성 재료 설계를 제안했습니다.

연구팀은 아연-황 껍질로 코팅된 빨간색, 황록색, 파란색 양자점을 합성하는 것으로 시작했습니다. 그들은 자연광의 스펙트럼을 최대한 가깝게 일치시키는 데 필요한 정확한 색상 비율을 결정했습니다. 다음으로 연구진은 인듐 주석 산화물 유리 기판 위에 QLED를 조립하고 전도성 고분자, 양자점 블렌드, 금속 산화물 입자를 적층하고 마지막으로 알루미늄 또는 은의 상단 코팅을 입혔습니다. 퀀텀닷 층의 두께는 표준 색 변환 층보다 훨씬 얇은 수십 나노미터에 불과해 전체 프로필이 벽지와 비슷한 흰색 QLED가 탄생했습니다.

초기 테스트에서 얇은 QLED는 11.5V 전원 공급 장치에서 가장 밝고 따뜻한 백색광을 발산하면서 가장 좋은 성능을 발휘했습니다. 방출된 빛은 빨간색 파장의 강도가 더 높고 파란색 파장의 강도가 더 낮아서 수면과 눈 건강에 더 좋다고 연구진은 말했습니다. QLED로 조명된 물체는 실제 색상에 가깝게 나타나야 하며 연색성 지수가 92% 이상입니다.

추가 실험에서 연구원들은 작동 전압을 최적화하기 위해 동일한 양자점이지만 다른 전기 전도성 물질을 사용하여 26개의 백색 QLED 장치를 만들었습니다. 이러한 광원은 최대 광 출력에 도달하는 데 8V만 필요했으며 컴퓨터 모니터의 목표 밝기를 약 80% 초과했습니다.

저자는 중국 국립자연과학재단, 안후이성 자연과학재단, 중산시 주요 과학기술 특별 프로젝트의 자금 지원을 인정합니다.