숲 속의 공부

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14번 문제

14. 다음 글의 (가)와 (나)에 들어갈 말을 적절하게 나열한 것은?

양자점 디스플레이는 양자점에서 방출되는 빛의 색상을 미세하게 조절할 수 있기 때문에 뛰어난 색 정확도로 화면 품질을 크게 개선할 수 있다. 양자점은 지름이 수 나노미터 수준인 반도체 입자이다. 반도체는 전자가 어느 정도 수준의 에너지를 갖느냐에 따라 2개의 에너지 밴드를 갖는다. 아래쪽의 낮은 에너지의 밴드를 가전자대, 위쪽의 높은 에너지의 밴드를 전도대라고 한다. 두 밴드 사이에는 전자가 존재하지 않는 간격인 밴드갭이 있다. 밴드갭의 상단과 하단의 에너지 수준 차이를 밴드갭 에너지라고 한다. 가전자대에 있던 전자가 충분한 에너지를 받아 전도대로 들뜨면 전자의 빈자리인 정공이 가전자대에 형성된다. 들뜬 전자 1개가 에너지를 잃으면서 가전자대로 내려와 정공과 재결합하면, 이때 밴드갭 에너지와 같은 크기의 에너지를 갖는 광자 1개가 방출된다.

밴드갭 에너지는 양자 구속 효과에 의해서 양자점의 크기가 작을수록 커진다. 따라서 같은 종류의 반도체 물질로 만든 양자점이더라도 그것의 크기에 따라 밴드갭 에너지가 달라지는데, 그 결과 양자점의 크기에 따라 방출되는 광자의 에너지가 달라진다. 광자는 그것이 가진 에너지에 정비례하는 주파수를 갖는데, 광자의 주파수는 광자의 파장에 반비례한다. 가시광선 영역에서 광자의 파장이 긴 것부터 차례대로 나열하면 빨간색, 초록색, 파란색이다.

한 화학자가 동일 반도체 물질로 입자의 크기가 서로 다른 양자점 샘플 A, B, C를 만들어 실험했더니 A에서는 파란색, B에서는 초록색, C에서는 빨간색의 빛이 방출되었다. 양자점의 크기가 가장 작은 샘플은 (가)이고, 밴드갭 에너지가 가장 작은 샘플은 (나)이다.

	(가)	(나)
①	A	A
②	A	C
③	B	B
④	C	A
⑤	C	C

출처: 국가공무원채용시스템

문제 해설

들뜬 전자 1개가 에너지를 잃으면서 가전자대로 내려와 정공과 재결합하면, 이때 밴드갭 에너지와 같은 크기의 에너지를 갖는 광자 1개가 방출된다.

밴드갭 에너지의 크기와 광자의 에너지 크기는 정비례한다.

밴드갭 에너지는 양자 구속 효과에 의해서 양자점의 크기가 작을수록 커진다.

밴드갭 에너지의 크기와 양자점의 크기는 반비례한다.

광자는 그것이 가진 에너지에 정비례하는 주파수를 갖는데, 광자의 주파수는 광자의 파장에 반비례한다.

광자의 에너지 크기와 광자의 주파수는 정비례한다.

광자의 주파수와 광자의 파장은 반비례한다.

양자점의 크기

반비례

밴드갭 에너지의 크기

정비례

광자의 에너지 크기

정비례

광자의 주파수

반비례

광자의 파장

가시광선 영역에서 광자의 파장이 긴 것부터 차례대로 나열하면 빨간색, 초록색, 파란색이다.

A에서는 파란색, B에서는 초록색, C에서는 빨간색의 빛이 방출되었다.

	빨간색	초록색	파란색
광자의 파장	길다	중간	짧다
	C	B	A
정비례
양자점의 크기	크다	중간	작다
반비례
밴드갭 에너지의 크기	작다	중간	크다

광자의 파장과 양자점의 크기는 반비례의 반비례, 즉 정비례한다.

양자점의 크기와 밴드갭 에너지의 크기는 반비례한다.

양자점의 크기가 가장 작은 샘플은 A이고, 밴드갭 에너지가 가장 작은 샘플은 C이다.

정답은 ②번이다.

2026 국가직 7급 PSAT 언어논리 14번 해설 – 양자점

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