이 논문은 양자점 (QDs)과 금속 나노입자 (MNPs)의 결합을 탐구하고, 그들의 에너지 전달을 분석하여 광전자 장치의 성능과 효율성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 5 년간의 광범위한 연구 기간 동안, 우리는 발광 재료와 MNPs 의 플라즈몬 효과를 성공적으로 제작하고 검토하였습니다. 우리의 주요 관심사는 CdSe/ZnS QDs, 금과 은 나노입자 (Au NPs & Ag NPs), 그리고 QDs 와 MNPs 의 하이브리드 나노구조에 있었으며, 재료의 광학적 및 형태적 특성과 광전자 장치의 전기적 특성을 심도 있게 연구했습니다.

먼저, 다양한 크기의 Au NPs 와 QDs 를 포함시킴으로써 Si 태양전지의 효율성이 크게 향상되었습니다. Au NPs 에서 발생하는 플라즈몬 공명은 가시광 스펙트럼 효율을 풍부하게 하였습니다. 그러나 UV 영역에서의 후방산란과 높은 반사율로 인한 문제는 QDs 층을 도입함으로써 완화되었습니다. 이 층은 고에너지 광자를 흡수하여 낮은 에너지로 재발광함으로써 Si 태양전지의 UV 영역에서의 본질적인 스펙트럼 반응 한계를 해결했습니다. Au NPs 의 크기와 QDs 와의 흡수 블루시프트 상호작용은 태양 스펙트럼 전반에 걸친 양자 효율 (QE)의 종합적인 개선으로 이어졌습니다.

동시에, 우리는 Au@SiO₂/QDs 하이브리드 나노구조를 통해 PL 강도를 조절하는 잠재력을 입증하였습니다. Au NPs 의 코어 크기를 조절하고 유전체 실리카층을 사용하여 Au NPs 와 QDs 간의 거리 분리를 조정함으로써, QDs 의 PL 강도를 감소시키거나 증가시킬 수 있습니다. 이러한 상호작용은 에너지 전달 메커니즘, 푀스터 에너지 전달 과정, 그리고 금속 증강 형광에 대한 중요한 통찰을 밝혀내었으며, 광전자 응용 분야에 중요한 함의를 가집니다.

다음으로, 우리는 플라즈몬 NPs 와 유전체 실리카 구형체 사이의 다른 하이브리드 구조와 형광 방출체와의 상호작용을 시도하였습니다. SiO₂@Ag NPs 와 CdSe/ZnS QDs 의 하이브리드 구조는 구리 인듐 갈륨 셀레늄 (CIGS) 태양전지에 적용될 때 광 흡수 및 방사 냉각 층으로서의 유용성을 입증하였습니다. 이 포괄적인 연구를 통해 형태학적, 광학적 및 전기적 특성에 대한 자세한 분석이 이루어졌으며, 전하 상호작용 및 에너지 전달의 복잡한 메커니즘을 밝혀냈습니다. 하이브리드 구조의 잠재력은 태양전지의 전력 변환 효율성 (PCE) 향상 및 태양전지의 열 문제를 부분적으로 해결하는데 크게 기여했습니다.

마지막으로, 우리의 연구는 SiO₂ 구형체 내에 CdSe/ZnS 양자점 (QDs)을 캡슐화함으로써 광학적 품질과 안정성을 크게 향상시켰습니다. 이러한 발전은 EVA 고분자 매트릭스에 효과적으로 통합되었으며, 높은 출력 조건에서 MQDS/EVA 하이브리드 필름의 흡수 및 광발광의 미묘한 레드시프트, 색상 안정성 증가 및 열 축적 감소는 물론 적은 QD 사용으로 강렬한 녹색 발광을 가능하게 하여, 이 구조들을 고급 조명 및 유연한 디스플레이 기술에 매우 적합하게 만들었습니다.

요약하자면, 이 논문은 QDs 와 MNPs 사이의 혁신적인 하이브리드 구조 통합을 통한 광자학 분야의 발전을 개관합니다. 그들의 상호작용, 특성 및 광전자 장치 성능에 대한 영향에 대한 조사의 깊이는 광전자학 분야에서 새로운 전략을 제시하는 길을 열어주며, 또한 이러한 하이브리드 구조의 태양전지에 대한 열 냉각 효과는 효율적인 에너지 솔루션과 광전자 장치 최적화에 대한 지속적인 논의에 기여합니다.