도쿄공업대학(TIT), 최초 AA배터리 사용 새 블루 유기 발광 다이오드(LED) 개발 In a first, scientists light up blue LED with an AA battery
도쿄공업대학(TIT)의 과학자들이 일본의 다른 대학들과 협력하여 청색 형광을 방출하지만 낮은 턴온 전압을 갖는 새로운 유기 발광 다이오드(LED)를 개발했다고 보도자료가 밝혔다.
LED는 스마트폰과 같은 포켓 크기의 기기나 광고판에 광고를 위해 사용되는 거대한 크기의 스크린에 있든 현대 전자 디스플레이의 중요한 구성 요소다. RGB LED 모듈은 빨간색, 녹색 및 파란색의 세 가지 색상을 사용하여 디스플레이를 위한 어떤 색상도 생산할 수 있다. 빨간색 및 녹색 LED는 잘 작동하는 반면, 파란색 LED는 에너지 효율 측면에서 까다로웠다.
종래에 사용되는 청색 LED는 1제곱미터당 100cd(cd/m2)의 휘도에 대해 4V의 높은 턴온 전압을 가지며, 이는 그리 높지 않은 것으로 들리지만, 산업적 차원에서는 일반적인 리튬 이온 배터리가 공급할 수 있는 수준을 넘어서기 때문에 문제가 있다.
새로운 파란색 LED 서치
전 세계의 연구자들은 이 문제를 해결하기 위해 찾고 있었지만 TIT와 토야마 대학, 시즈오카 대학, 분자과학 연구소와 같은 다른 일본 기관들의 협력은 새로운 파란색 LED로 이어졌다.
그들의 접근법에서, 연구팀은 NDI-HF(2,7-di(9H-플루오렌-2-일)벤조[lmn][3,8]-페난트롤린-1,3,6,8(2H,7H)-테트라온을 수용체로, 1,2-ADN(9-(나프탈렌-1-일)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센)을 공여체로, TbFe(2,5,8,11-테트라-터트-부틸페릴렌)을 형광 도펀트로 사용했다.
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이 새로운 LED는 기존 LED와 비교했을 때 업컨버젼(upconversion)이라는 메커니즘을 통해 작동한다.
업컨버젼이란 무엇인? 어떻게 도움이 되나?
기존의 LED가 작동하려면 전하 캐리어(공과 전자)가 도너/액셉터(D/A) 인터페이스 또는 PN 접합 쪽으로 이동하고 재결합하여 빛을 방출한다.
새로운 LED의 경우 재결합으로 인해 충전 상태(CT)가 형성된다. 충전 상태의 에너지는 에미터의 저에너지인 첫 번째 삼중항 여기 상태로 선택적으로 전달된다. 이는 삼중항-삼중항 소멸(TTA)에 의해 첫 번째 단일항 여기 상태가 형성되고 청색 발광이 발생한다.
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