(설명을 위한 생성된 이미지입니다)
빛에서 방출되는 빛의 색깔 주도의 반도체의 색상은 밴드갭 에너지([latex]E_g[/latex])에 의해 결정됩니다. 방출되는 광자의 에너지는 대략 [latex]E_g[/latex]와 같습니다. 이 에너지는 플랑크-아인슈타인 관계식 [latex]E_g approx hf = frac{hc}{lambda}[/latex]에 따라 빛의 파장([latex]lambda[/latex])에 반비례합니다. 합금을 설계함으로써 밴드갭을 정밀하게 조절하여 다양한 색상을 구현할 수 있습니다.
LED의 색상을 제어하는 능력은 양자 역학과 고체 물리학의 직접적인 응용입니다. '밴드 갭'은 반도체에서 원자가띠와 전도띠 사이의 에너지 차이를 말합니다. 전자가 정공과 재결합하여 광자를 방출하려면 이 밴드 갭을 넘어 전이해야 합니다. 따라서 방출되는 광자의 에너지는 근본적으로 이 밴드 갭의 크기와 관련이 있습니다.
과학자들은 반도체 화합물 합금을 만들어 밴드갭을 '조정'할 수 있습니다. 예를 들어, 갈륨비소인화물(GaAsP)에서 비소와 인의 비율을 조절하여 밴드갭을 변화시키고, 이를 통해 방출되는 색상을 적외선(순수 GaAs)에서 적색까지 조절할 수 있습니다. 마찬가지로, 인듐갈륨질화물(InGaN) 합금은 청색, 녹색, 청록색 LED에 사용되며, 인듐과 갈륨의 비율에 따라 정확한 색상이 결정됩니다. 이처럼 재료 구성에 대한 정밀한 제어를 통해 가시광선 전체 영역은 물론 적외선 및 자외선 영역까지 LED를 제작할 수 있게 되었는데, 이는 기존 조명 기술로는 불가능했던 일입니다.
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밴드갭 에너지 및 방출 파장
(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)
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