블루 LED 개발의 과학과 역사

### 청색 LED의 매혹적인 여정: 이론에서 상업적 성공까지
* 💡 LED는 **n형과 p형의 두 개의 개별 반도체 층**으로 구성되며, 그 사이에 **디플리션 영역**이 있습니다.
* 💡 전압이 가해지면 전자가 **n형에서 p형으로 흐르면서 전자 정공과 재결합**하여 빛을 생성합니다.
* 💡 블루 LED는 청색 광자 방출에 필요한 높은 에너지로 인해 역사적으로 제작하기가 어려웠습니다.
* 💡 니치아에서 근무하는 나카무라 슈지는 **질화갈륨 결정의 완벽한 성장**을 통해 이러한 문제를 극복했습니다.
* 💡 나카무라는 **1992년 최초의 상업용 청색 LED**를 성공적으로 개발하면서 돌파구를 마련했습니다.
* 💡 나카무라는 밝기를 높이고 색상을 더 바람직한 파란색으로 바꾸기 위해 **질화갈륨 알루미늄과 질화갈륨 인듐 층**을 도입했습니다.
* 💡 1994년까지 니치아는 **월 100만 개의 청색 LED**를 생산하며 디스플레이 및 조명 산업에 혁신을 일으켰습니다.
* 💡 이 성과는 **화이트 LED의 개발**을 가능하게 하고 다양한 기술을 변화시킨 중요한 이정표였습니다.

나카무라 슈지는 혁신적인 기술을 통해 중대한 재료 문제를 극복하고 청색 LED를 발명하여 조명에 혁명을 일으켰습니다.

⚡The LED that was thought impossible - Tingyi L

UWCS - University of Warwick Computing Society

블루 LED는 여분의 전자가 있는 n형과 전자 정공이 있는 p형의 두 층의 반도체 물질로 만들어집니다.

이 두 층 사이의 접합부는 전압이 가해지면 전자가 한 방향으로 흐르도록 하는 공핍 영역을 만듭니다.

전자가 전도대에서 원자가대로 이동하면 전자의 전이 에너지가 광자를 생성하여 빛을 발생시킵니다.

청색 LED는 청색광에 필요한 높은 광자 에너지로 인해 적색 및 녹색 LED보다 한참 뒤인 1992년에야 개발되었습니다.

청색광 생산을 위해 연구된 두 가지 물질은 질화 갈륨과 셀렌화 아연이었으며, 질화 갈륨이 궁극적으로 선호되었습니다.

질화 갈륨 결정의 성장에는 많은 결함이 있어 효율이 낮고 청색광 방출이 일관되지 않는 문제가 있었습니다.

° 에 24시간 동안 노출하면 수소 결합이 효과적으로 끊어지고 과잉 수소가 방출됩니다.

이 접근 방식은 비효율성을 극복하는 데 중추적인 역할을 했으며 청색 LED의 인기에 중요한 역할을 했습니다.

1992년 세인트루이스에서 열린 나카무라의 워크숍에서 독특한 GaN 층 구조의 청자색 빛을 선보였지만 42마이크로와트의 알파 파워는 상업적 실용성을 갖추기에는 너무 낮았습니다.

이 디자인은 MP 접합부의 전자 흐름에 문제가 있어 청색광 방출을 방해하는 문제에 직면했습니다.

나카무라는 밝기를 높이고 색상을 더 선명한 파란색으로 전환하기 위해 질화알루미늄(AlGaN)을 언덕 재료로 사용하여 전자 흐름을 효과적으로 차단하고 더 큰 밴드 갭을 만들었습니다.

청색 LED의 구조는 알루미늄 질화 갈륨과 질화 인듐 갈륨 층으로 이루어진 복잡한 구조로, 선명한 청색 빛을 발합니다.

1992년에 공개된 청색 LED는 생산량이 빠르게 증가하여 제조업체의 수입을 4배로 늘리고 백색 LED를 가능하게 만들었습니다.

이후 이 기술은 조명과 디스플레이 화면을 비롯한 다양한 애플리케이션의 필수 요소로 자리 잡았습니다.