과학자들은 태양처럼 빛나는 종이처럼 얇은 빛을 만들어냈습니다.

이 연구에서 설명한 것과 유사한 양자점을 사용하여 LED를 밝히는 종이처럼 얇은 장치가 개발되었습니다. 출처: Lin Zhou, Xianghua Wang

전구는 구형, 나선형, 양초 모양, 긴 튜브 등 다양한 형태로 나오지만, 실제로 얇은 전구는 거의 없습니다. 최근 ACS Applied Materials & Interfaces 에 발표된 연구진은 종이만큼 얇으면서도 아늑하고 햇살 같은 빛을 내는 LED를 개발했습니다. 이 새로운 디자인은 휴대폰과 컴퓨터 화면은 물론 다른 조명 분야의 미래를 밝히는 동시에, 강한 인공 조명으로 인한 수면 방해를 최소화할 수 있을 것입니다.

"이 연구는 태양 스펙트럼과 매우 유사한 초박형 대면적 양자점 LED의 실현 가능성을 보여줍니다."라고 이 연구의 교신저자인 샹화 왕(Xianghua Wang)은 말했습니다. "이러한 소자는 차세대 눈 친화적 디스플레이, 적응형 실내 조명, 심지어 원예 또는 웰빙 응용 분야를 위한 파장 가변 광원까지 구현할 수 있습니다."

많은 사람들이 자연스럽고 편안한 실내 조명을 선호합니다. 이전 방식에서는 촛불처럼 따뜻한 느낌을 주는 적색 및 황색 인광 염료를 사용한 유연한 LED를 통해 이러한 효과를 구현했습니다. 새로운 대안은 전기 에너지를 색광으로 변환하는 작은 반도체 입자인 양자점을 이용하는 것입니다. 일부 연구팀은 이미 양자점을 사용하여 백색 LED를 제작했지만, 햇빛의 전체 스펙트럼을 재현하는 것은 여전히 ​​어려웠습니다. 특히 햇빛이 가장 강한 황색 및 녹색 영역에서 더욱 그렇습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 레이 첸(Lei Chen)과 동료들은 얇고 흰색의 양자점 LED(QLED)에서 균형 잡힌 태양과 같은 빛을 재현할 수 있는 양자점을 개발했습니다. 한편, 왕(Wang)의 연구팀은 비교적 낮은 전압에서 효과적으로 작동할 수 있는 효율적인 전도성 소재 설계를 제안했습니다.

연구팀은 아연-황 쉘로 코팅된 적색, 황록색, 청색 양자점을 합성하는 것으로 시작했습니다. 그들은 자연광 스펙트럼과 최대한 일치하도록 정확한 색상 비율을 결정했습니다. 다음으로, 인듐 주석 산화물 유리 기판 위에 QLED를 조립하고 전도성 고분자, 양자점 블렌드, 금속 산화물 입자, 그리고 마지막으로 알루미늄이나 은의 최상단 코팅을 겹겹이 쌓았습니다. 양자점 층의 두께는 수십 나노미터에 불과했는데, 이는 일반적인 색 변환층보다 훨씬 얇아서 벽지와 비슷한 전체 외형을 가진 백색 QLED가 탄생했습니다.

초기 테스트에서 얇은 QLED는 11.5V 전원 공급 장치에서 가장 뛰어난 성능을 보였으며, 최고 수준의 밝고 따뜻한 백색광을 발산했습니다. 연구진에 따르면, 방출된 빛은 적색 파장의 강도가 더 강하고 청색 파장의 강도가 약하여 수면과 눈 건강에 더 좋다고 합니다. QLED로 비춘 물체는 실제 색상에 가깝게 나타나며, 연색성 지수(CRI)에서 92% 이상의 점수를 받았습니다.

추가 실험에서 연구진은 동일한 양자점을 사용하되 서로 다른 전도성 물질을 사용하여 작동 전압을 최적화한 26개의 백색 QLED 소자를 제작했습니다. 이 광원들은 최대 광 출력에 도달하는 데 8V만 필요했으며, 컴퓨터 모니터의 목표 밝기를 약 80% 초과했습니다.

저자는 중국 국가자연과학기금, 안후이성 자연과학기금, 중산시 중점과학기술특별프로젝트의 지원에 감사드립니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251010091543.htm