현재 백색 LED는 주로 청색 칩을 이용해 노란색 발광체 YAG∶Ce³⁺를 여기시키는 방식으로 구현되며, 스펙트럼에 충분한 적색 성분이 부족하여 광원의 연색성이 낮은 문제가 자주 발생한다. 따라서 장파장 형광 재료(> 600 nm)의 적용은 고품질 백색 LED 조명을 실현하는 데 매우 중요하다. Ce³⁺의 결정 구조가 에너지 밴드/전자 구조에 미치는 영향을 더 잘 파악하고 Ce³⁺ 이온이 도핑된 장파장 형광 재료의 설계 및 개발을 지도하기 위해 본 논문에서는 광범위한 기울기 근사(GGA) 내의 밀도 범함수 이론(DFT)을 이용한 1차 원리 계산으로 Y‐Si‐N‐O 계열 형광 재료 Y₂Si₃N₄O₃∶Ce³⁺, Y₄Si₂N₂O₇∶Ce³⁺, Y₃Si₅N₉O∶Ce³⁺의 결정 및 에너지 밴드/전자 구조 특성을 심도 있게 연구하였으며, 실험 테스트 결과와 함께 결정 구조 및 에너지 밴드/전자 구조와 Ce³⁺ 발광 특성 간의 내재적 관계를 분석하였다. 연구 결과는 Ce³⁺ 이온이 도핑된 장파장 형광 재료의 설계 및 개발에 있어 높은 질소 함량, 짧은 Ce—N 배위 결합, 낮은 대칭성 배위 구조 특성을 가진 산질화물 재료를 우선 선별할 수 있음을 보여준다.

LED 조명 디스플레이; Ce³⁺ 이온 장파장 발광; 1차 원리 계산; 결정 구조; 밴드/전자 구조