Квантови точки: печат и други приложения. Квантови точки (Quantum dot LED) - нова технология за производство на дисплеи

За да получите обща представа за свойствата на материалните обекти и законите, в съответствие с които "живее" познатия на всички макросвет, изобщо не е необходимо да завършвате висше учебно заведение, защото всеки ден всеки е изправени пред техните прояви. Въпреки че напоследък все по-често се споменава принципът на сходството, чиито привърженици твърдят, че микро и макро световете са много сходни, все пак има разлика. Това е особено забележимо при много малки размери на тела и предмети. Квантовите точки, понякога наричани наноточки, са само един от тези случаи.

по-малко от по-малко

Нека си спомним класическата структура на атома, например водород. Той включва ядро, което поради наличието на положително зареден протон в него има плюс, тоест +1 (тъй като водородът е първият елемент в периодичната таблица). Съответно, електрон (-1) се намира на определено разстояние от ядрото, образувайки електронна обвивка. Очевидно, ако увеличите стойността, това ще доведе до добавяне на нови електрони (припомнете си: като цяло атомът е електрически неутрален).

Разстоянието между всеки електрон и ядрото се определя от енергийните нива на отрицателно заредените частици. Всяка орбита е постоянна, общата конфигурация на частиците определя материала. Електроните могат да скачат от една орбита в друга, поглъщайки или освобождавайки енергия чрез фотони с една или друга честота. Най-отдалечените орбити съдържат електрони с максимално енергийно ниво. Интересно е, че самият фотон проявява двойна природа, като се определя едновременно като безмасова частица и електромагнитно излъчване.

Самата дума "фотон" е от гръцки произход, означава "частица светлина". Следователно може да се твърди, че когато един електрон промени орбитата си, той поглъща (освобождава) квант светлина. В този случай е уместно да се обясни значението на друга дума - "квант". Всъщност няма нищо сложно. Думата идва от латинското "quantum", което буквално се превежда като най-малката стойност на всяка физическа величина (тук - радиация). Нека обясним с пример какво е квант: ако при измерване на теглото най-малката неделима величина е милиграм, тогава може да се нарече така. Ето как един на пръв поглед сложен термин се обяснява толкова просто.

Обяснение на квантовите точки

Често в учебниците можете да намерите следното определение за наноточка - това е изключително малка частица от всеки материал, чийто размер е сравним със стойността на излъчената дължина на вълната на електрона (пълният спектър покрива границата от 1 до 10 нанометри). Вътре в него стойността на единичен носител на отрицателен заряд е по-малка от външната, така че електронът е ограничен в движението.

Терминът "квантови точки" обаче може да се обясни по различен начин. Електрон, който е погълнал фотон, се "издига" до по-високо енергийно ниво и на негово място се образува "недостиг" - така наречената дупка. Съответно, ако електронът има -1 заряд, тогава дупката има +1. В опит да се върне в предишното стабилно състояние, електронът излъчва фотон. Връзката на носители на заряд "-" и "+" в този случай се нарича екситон и във физиката се разбира като частица. Размерът му зависи от нивото на погълната енергия (по-висока орбита). Квантовите точки са точно тези частици. Честотата на енергията, излъчвана от електрона, директно зависи от размера на частиците на дадения материал и екситона. Трябва да се отбележи, че цветовото възприемане на светлината от човешкото око се основава на различни

LED, LCD, OLED, 4K, UHD... изглежда, че последното нещо, от което се нуждае телевизионната индустрия в момента, е друг технически акроним. Но напредъкът не може да бъде спрян, запознайте се с още няколко букви - QD (или Quantum Dot). Веднага отбелязвам, че терминът "квантови точки" във физиката има по-широко значение, отколкото се изисква за телевизорите. Но в светлината на настоящата мода за всичко нанофизично, търговците на големите корпорации с радост започнаха да прилагат тази трудна научна концепция. Затова реших да разбера какъв вид квантови точки са и защо всеки ще иска да си купи QD телевизор.

Първо, малко наука в опростена форма. „Квантова точка“ е полупроводник, чиито електрически свойства зависят от неговия размер и форма (wiki). То трябва да е толкова малко, че ефектите на квантовия размер да са ясно изразени. И тези ефекти се регулират от размера на точно тази точка, т.е. от "размерите", ако тази дума е приложима за такива малки обекти, зависи енергията на излъчения, например фотон - всъщност цветът.

Quantum-Dot-TV LG, който ще бъде показан за първи път на CES 2015

В още по-потребителски термини, това са малки частици, които ще започнат да светят в определен спектър, ако бъдат осветени. Ако се нанасят и „търкат“ върху тънък филм, след което се осветяват, филмът ще започне да луминисцира ярко. Същността на технологията е, че размерът на тези точки се контролира лесно, което означава да се постигне точният цвят.

Цветовата гама на QD телевизорите, според QD Vision, е 1,3 пъти по-висока от конвенционалните телевизори и напълно покрива NTSC

Всъщност не е толкова важно какво име ще изберат големите корпорации, основното е какво трябва да даде на потребителя. И тук обещанието е съвсем просто - подобрено възпроизвеждане на цветовете. За да разберете по-добре как "квантовите точки" ще го осигурят, трябва да запомните дизайна на LCD дисплея.

Светлина под кристала

LCD телевизорът (LCD) се състои от три основни части: бяла подсветка, цветни филтри (разделящи сиянието на червено, синьо и зелено) и течнокристална матрица. Последният изглежда като мрежа от малки прозорци - пиксели, които от своя страна се състоят от три подпиксела (клетки). Течните кристали, подобно на щорите, могат да блокират светлинния поток или, напротив, да се отворят напълно, има и междинни състояния.

PlasmaChem GmbH произвежда "квантови точки" в килограми и ги опакова във флакони

Когато бялата светлина, излъчвана от светодиоди (LED, днес вече е трудно да се намери телевизор с флуоресцентни лампи, както беше само преди няколко години), например, преминава през пиксел, в който зелените и червените клетки са затворени, тогава виждаме синьо. Степента на "участие" на всеки RGB пиксел се променя и по този начин се получава цветна картина.

Размерът на квантовите точки и спектърът, в който излъчват светлина, според Nanosys

Както можете да си представите, са необходими поне две неща, за да се гарантира качеството на цветовете на изображението: точни цветни филтри и правилната бяла подсветка, за предпочитане с широк спектър. Само с последното светодиодите имат проблем.

Първо, те всъщност не са бели, освен това имат много тесен цветови спектър. Тоест, белият цветови спектър се постига чрез допълнителни покрития - има няколко технологии, така наречените фосфорни диоди с добавка на жълто се използват по-често от други. Но дори този „квазибял“ цвят все още не отговаря на идеала. Ако го прекарате през призма (както в урок по физика в училище), той няма да се разложи на всички цветове на дъгата със същия интензитет, както се случва със слънчевата светлина. Червеното, например, ще изглежда много по-тъмно от зеленото и синьото.

Ето как изглежда спектърът на традиционното LED осветление. Както можете да видите, синият тон е много по-интензивен, а зеленият и червеният са неравномерно покрити от филтри с течни кристали (линии на графиката)

Инженерите, разбира се, се опитват да оправят ситуацията и да намерят заобиколни решения. Например, можете да намалите нивата на зелено и синьо в настройките на телевизора, но това ще повлияе на цялостната яркост - картината ще стане по-бледа. Така че всички производители търсеха източник на бяла светлина, чието разпадане би довело до еднакъв спектър с цветове с еднаква наситеност. Тук на помощ идват квантовите точки.

квантови точки

Нека ви напомня, че ако говорим за телевизори, тогава „квантовите точки“ са микроскопични кристали, които луминисцират, когато светлината ги удари. Те могат да „горят“ в много различни цветове, всичко зависи от размера на точката. И като се има предвид, че сега учените са се научили почти перфектно да контролират размера си, като променят броя на атомите, от които са съставени, можете да получите сиянието точно на цвета, от който се нуждаете. Също така, квантовите точки са много стабилни - те не се променят, което означава, че точка, създадена за луминесценция с определен нюанс на червено, почти винаги ще запази този нюанс.

Ето как изглежда LED спектърът с помощта на QD филм (според QD Vision)

Инженерите стигнаха до идеята да използват технологията по следния начин: върху тънък филм се нанася покритие „квантова точка“, предназначено да свети с определен нюанс на червено и зелено. И светодиодът е просто син. И тогава някой веднага ще познае: „всичко е ясно - има източник на синьо, а точките ще дадат зелено и червено, така че ще получим същия RGB модел! Но не, технологията работи по различен начин.

Трябва да се помни, че "квантовите точки" са на един голям лист и те не са разделени на субпиксели, а просто се смесват един с друг. Когато син диод свети върху филма, точките излъчват червено и зелено, както беше споменато по-горе, и само когато всички тези три цвята са смесени, това е идеалният източник на бяла светлина. И нека ви напомня, че висококачествената бяла светлина зад матрицата всъщност е равна на естественото възпроизвеждане на цветовете за очите на зрителя от другата страна. Като минимум, защото не е нужно да правите корекция със загуба или изкривяване на спектъра.

Все пак е LCD телевизор

Широката цветова гама ще бъде особено полезна за новите 4K телевизори и подизвадката 4:4:4, която очакваме в бъдещите стандарти. Всичко това е добре, но не забравяйте, че квантовите точки не решават други проблеми с LCD телевизорите. Например, почти невъзможно е да се получи перфектно черно, тъй като течните кристали (същите тези „щори“, както писах по-горе) не са в състояние напълно да блокират светлината. Те могат само да „покрият“, но не и напълно да се затворят.

Квантовите точки са предназначени да подобрят възпроизвеждането на цветовете и това значително ще подобри впечатлението от картината. Но това не е OLED технология или плазма, където пикселите са в състояние напълно да прекъснат доставката на светлина. Въпреки това, плазмените телевизори са оттеглени и OLED все още е твърде скъп за повечето потребители, така че е добре да знаем, че производителите скоро ще ни предложат нов вид LED телевизори, които ще се показват по-добре.

Колко струва един "квантов телевизор"?

Първите QD-телевизори Sony, Samsung и LG обещават да се покажат на CES 2015 през януари. Въпреки това, китайската TLC Multimedia е по-напред от пакета, те вече пуснаха 4K QD телевизор и казват, че е на път да се появи в магазините в Китай.

55-инчов QD телевизор на TCL, показан на IFA 2014

В момента е невъзможно да се посочи точната цена на телевизорите с нова технология, чакаме официални изявления. Те написаха, че цената на QD ще бъде три пъти по-евтина от тази на OLED, подобна по функционалност. Освен това технологията, както казват учените, е доста евтина. Въз основа на това може да се надяваме, че моделите Quantum Dot ще бъдат широко достъпни и просто ще заменят обичайните. Мисля обаче, че в началото цените все пак ще се надуят. Както обикновено се случва с всички нови технологии.

14 юни 2018 г

Квантовата точка е фрагмент от проводник или полупроводник, чиито носители на заряд (електрони или дупки) са ограничени в пространството и в трите измерения. Размерът на квантовата точка трябва да е толкова малък, че квантовите ефекти да са значителни. Това се постига, ако кинетичната енергия на електрона е забележимо по-голяма от всички други енергийни скали: на първо място, тя е по-голяма от температурата, изразена в енергийни единици. Квантовите точки са синтезирани за първи път в началото на 80-те години от Алексей Екимов в стъклена матрица и Луис Е. Брус в колоидни разтвори.

Терминът "квантова точка" е въведен от Марк Рийд.

Енергийният спектър на квантовата точка е дискретен и разстоянието между стационарните енергийни нива на носителя на заряд зависи от размера на самата квантова точка като -ħ/(2md^2), където:
ħ е редуцираната константа на Планк;
d е характерният размер на точката;
m е ефективната маса на електрон в точка

С прости думи, квантовата точка е полупроводник, чиито електрически характеристики зависят от неговия размер и форма.
Например, когато един електрон се придвижи до по-ниско енергийно ниво, се излъчва фотон; тъй като е възможно да се контролира размерът на квантовата точка, също е възможно да се промени енергията на излъчения фотон, което означава промяна на цвета на светлината, излъчвана от квантовата точка.

Видове квантови точки
Има два вида:
епитаксиални квантови точки;
колоидни квантови точки.

Всъщност те са наречени така според методите на тяхното производство. Няма да говоря за тях подробно поради големия брой химически термини. Ще добавя само, че с помощта на колоиден синтез е възможно да се получат нанокристали, покрити със слой от адсорбирани повърхностно-активни молекули. По този начин те са разтворими в органични разтворители, а след модификация и в полярни разтворители.

Конструиране на квантови точки
Обикновено квантовата точка е полупроводников кристал, в който се реализират квантови ефекти. Един електрон в такъв кристал се чувства като в триизмерна потенциална ямка и има много стационарни енергийни нива. Съответно, когато се движи от едно ниво на друго, квантовата точка може да излъчва фотон. С всичко това преходите са лесни за управление чрез промяна на размера на кристала. Възможно е също да хвърлим електрон на високо енергийно ниво и да получим радиация от прехода между по-ниски нива и в резултат на това да получим луминесценция. Всъщност именно наблюдението на това явление послужи като първото наблюдение на квантовите точки.

Сега за дисплеите
Историята на пълноценните дисплеи започва през февруари 2011 г., когато Samsung Electronics представи разработката на пълноцветен дисплей, базиран на QLED квантови точки. Това беше 4-инчов дисплей, задвижван от активна матрица, т.е. всеки цветен пиксел с квантова точка може да се включва и изключва от тънкослоен транзистор.

За да се създаде прототип, слой от разтвор на квантова точка се нанася върху силиконовата дъска и върху нея се напръсква разтворител. След това гумен печат с гребенова повърхност се притиска в слоя от квантови точки, отделя се и се щампова върху стъкло или гъвкава пластмаса. По този начин лентите от квантови точки се отлагат върху субстрата. При цветните дисплеи всеки пиксел съдържа червен, зелен или син подпиксел. Съответно тези цветове се използват с различна интензивност, за да се получат възможно най-много нюанси.

Следващата стъпка в развитието беше публикуването на статия на учени от Индийския научен институт в Бангалор. Където са описани квантови точки, които луминесцентират не само в оранжево, но и в диапазона от тъмно зелено до червено.

Защо LCD е по-лош?
Основната разлика между QLED дисплей и LCD е, че последният може да покрие само 20-30% от цветовата гама. Също така при QLED телевизорите няма нужда да се използва слой със светлинни филтри, тъй като кристалите, когато се приложи напрежение към тях, винаги излъчват светлина с добре дефинирана дължина на вълната и в резултат на това със същата стойност на цвета.

Течнокристалните дисплеи се състоят от 5 слоя: източникът е бяла светлина, излъчвана от светодиоди, която преминава през няколко поляризиращи филтъра. Филтрите, разположени отпред и отзад, заедно с течни кристали, контролират преминаващия светлинен поток, намалявайки или увеличавайки неговата яркост. Това се дължи на пикселните транзистори, които влияят на количеството светлина, преминаващо през филтрите (червен, зелен, син).

Формираният цвят на тези три субпиксела, върху които са приложени филтрите, дава определена цветова стойност на пиксела. Смесването на цветовете е доста "гладко", но е просто невъзможно да се получи чисто червено, зелено или синьо по този начин. Препъникамъкът са филтри, които пропускат не една вълна с определена дължина, а редица различни дължини на вълната. Например оранжевата светлина също преминава през червен филтър.

Струва си да се отбележи, че обхватът на квантовите точки не се ограничава само до LED монитори, наред с други неща, те могат да се използват в транзистори с полеви ефект, фотоклетки, лазерни диоди, а възможността за използването им в медицината и квантовите изчисления също се проявява изучава.

Светодиодът излъчва светлина, когато към него се приложи напрежение. Поради това електроните (e) се прехвърлят от материала N-тип към материала P-тип. Материал N-тип съдържа атоми с излишен брой електрони. В материал от Р-тип има атоми, на които липсват електрони. Когато излишните електрони ударят последните, те отделят енергия под формата на светлина. В обикновен полупроводников кристал това обикновено е бяла светлина, произведена от много различни дължини на вълната. Причината за това е, че електроните могат да бъдат на различни енергийни нива. В резултат на това получените фотони (P) имат различни енергии, което се изразява в различни дължини на вълната на излъчване.

Стабилизиране на светлината чрез квантови точки
QLED телевизорите използват квантови точки като източник на светлина - това са кристали с размер само няколко нанометра. В този случай необходимостта от слой със светлинни филтри изчезва, тъй като когато към тях се приложи напрежение, кристалите винаги излъчват светлина с добре дефинирана дължина на вълната, а оттам и стойността на цвета. Този ефект се постига чрез оскъдния размер на квантовата точка, в която електрон, подобно на атом, може да се движи само в ограничено пространство. Както в атома, електронът с квантова точка може да заема само строго определени енергийни нива. Поради факта, че тези енергийни нива също зависят от материала, става възможно целенасочено настройване на оптичните свойства на квантовите точки. Например, за да се получи червен цвят, се използват кристали от сплав на кадмий, цинк и селен (CdZnSe), чиито размери са около 10-12 nm. Сплав от кадмий и селен е подходяща за жълти, зелени и сини цветове, като последният може да се получи и с помощта на нанокристали от цинково и сярно съединение с размер 2-3 nm.

Масовото производство на сини кристали е много трудно и скъпо, така че телевизорът, представен през 2013 г. от Sony, не е „породни“ QLED телевизор, базиран на квантови точки. В задната част на дисплеите, които произвеждат, е слой от сини светодиоди, чиято светлина преминава през слой от червени и зелени нанокристали. В резултат на това те всъщност заменят обичайните в момента филтри. Благодарение на това цветовата гама в сравнение с конвенционалните LCD телевизори се увеличава с 50%, но не достига нивото на „чист“ QLED екран. Последните, в допълнение към по-широката цветова гама, имат още едно предимство: спестяват енергия, тъй като няма нужда от слой със светлинни филтри. В резултат на това предната част на екрана на QLED телевизорите също получава повече светлина от обикновените телевизори, които пропускат само около 5% от светлинната мощност.

Учените са изградили теория за образуването на широко разпространен клас квантови точки, които се получават от съединения, съдържащи кадмий и селен. В продължение на 30 години развитието в тази посока разчита в голяма степен на опити и грешки. Статията е публикувана в списание Nature Communications.

Квантовите точки са наномащабни кристални полупроводници със забележителни оптични и електронни свойства, които вече са намерили приложение в много области на изследванията и технологиите. Те имат междинни свойства между обемните полупроводници и отделните молекули. Въпреки това, в процеса на синтез на тези наночастици остават неясни точки, тъй като учените не могат напълно да разберат как взаимодействат реагентите, някои от които са силно токсични.

Тод Краус и Лий Френет от университета в Рочестър ще променят това. По-специално, те открили, че по време на реакцията на синтез се появяват токсични съединения, които са били използвани за получаване на първите квантови точки преди 30 години. „По същество ние се върнахме „назад в бъдещето“ с нашето откритие“, обяснява Краус. - Оказа се, че използваните днес по-безопасни реактиви се превръщат в точно тези вещества, които се опитваха да избягват от десетилетия. Те от своя страна реагират с образуването на квантови точки."

Първо, това ще намали количеството догадки, свързани с производството на квантови точки на базата на кадмий или селен, което доведе до несъответствия и невъзпроизводимост, които възпрепятстваха търсенето на индустриални приложения.
Второ, това ще предупреди изследователите и компаниите, работещи със синтеза на квантови точки в големи обеми, че все още се занимават с опасни вещества като селенид водород и алкил-кадмиеви комплекси, макар и имплицитно.
На трето място, това ще изясни химичните свойства на фосфините, използвани в много процеси за синтез на квантови точки при високи температури.

Източници:

« Квантовите точки са изкуствени атоми, чиито свойства могат да бъдат контролирани»

Ж.И. Алферов, носител на Нобелова награда за 2000 г. по физика за разработване на полупроводникови хетероструктури за високоскоростна и оптоелектроника

Квантовите точки (КТ) са изолирани нанообекти, чиито свойства се различават значително от тези на насипен материал със същия състав. Веднага трябва да се отбележи, че квантовите точки са по-скоро математически модел, отколкото реални обекти. И това се дължи на невъзможността да се формира напълно изолирани структури - малките частици винаги взаимодействат с околната среда, като са в течна среда или твърда матрица.

За да разберете какво представляват квантовите точки и да разберете тяхната електронна структура, представете си древногръцкия амфитеатър. Сега си представете, че на сцената се разгръща завладяващо представление и публиката е пълна с хора, дошли да гледат играта на актьорите. Така се оказва, че поведението на хората в театъра в много отношения е подобно на поведението на електроните с квантова точка (QD). По време на представлението актьорите се движат из арената, без да напускат залата, а самата публика следи действието от местата си и не слиза на сцената. Арената са по-ниските запълнени нива на квантовата точка, а редовете на публиката са възбудени електронни нива с по-висока енергия. В същото време, както зрителят може да бъде на всеки ред в залата, така и електронът е в състояние да заеме всяко енергийно ниво на квантовата точка, но не може да бъде разположен между тях. Купувайки билети за представление на касата, всеки се стараеше да получи най-добрите места – възможно най-близо до сцената. Наистина, добре, кой иска да седне на последния ред, откъдето дори не можете да видите лицето на актьора с бинокъл! Следователно, когато публиката седне преди началото на представлението, всички долни редове на залата са запълнени, точно както в стационарното състояние на QD, който има най-ниска енергия, по-ниските енергийни нива са напълно заети от електрони. По време на представлението обаче някой от зрителите може да напусне мястото си, например, защото музиката на сцената свири твърде силно или просто неприятен съсед се е хванал и да се прехвърли на свободен горен ред. Ето как един електрон в квантова точка под действието на външно действие е принуден да се премести на по-високо енергийно ниво, незаето от други електрони, което води до образуване на възбудено състояние на квантова точка. Сигурно се чудите какво се случва с това празно място на енергийното ниво, където преди е бил електронът – така наречената дупка? Оказва се, че чрез зарядни взаимодействия електронът остава свързан с него и може да се върне във всеки един момент, както зрителят, който е продължил, винаги може да промени решението си и да се върне на мястото, посочено в билета му. Двойка "електронна дупка" се нарича "екситон" от английската дума "excited", което означава "възбуден". Миграцията между енергийните нива на QD, подобно на издигането или спускането на един от зрителите, е придружена от промяна в енергията на електрона, което съответства на поглъщането или излъчването на светлинен квант (фотон), когато електронът преминава съответно на по-високо или по-ниско ниво. Поведението на електроните в квантовата точка, описано по-горе, води до дискретен енергиен спектър, нехарактерен за макрообектите, за които КТ често се наричат ​​изкуствени атоми, в които нивата на електроните са дискретни.

Силата (енергията) на връзката между дупка и електрон определя радиуса на екситона, който е характерна величина за всяко вещество. Ако размерът на частиците е по-малък от радиуса на екситона, тогава екситонът се оказва ограничен в пространството от неговия размер и съответната енергия на свързване се променя значително в сравнение с обемното вещество (вижте "ефект на квантовия размер"). Не е трудно да се отгатне, че ако енергията на екситона се промени, тогава се променя и енергията на фотона, излъчван от системата при прехода на възбудения електрон към първоначалното му място. По този начин, чрез получаване на монодисперсни колоидни разтвори на наночастици с различни размери, е възможно да се контролират енергиите на прехода в широк диапазон от оптичния спектър.

Първите квантови точки са метални наночастици, които са синтезирани в древен Египет за оцветяване на различни стъкла (между другото, рубинените звезди на Кремъл са получени по подобна технология), въпреки че по-традиционните и широко известни квантови точки са GaN полупроводник частици, отгледани върху субстрати и колоидни разтвори на нанокристали CdSe. В момента има много начини за получаване на квантови точки, например те могат да бъдат "изрязани" от тънки слоеве полупроводникови "хетероструктури" с помощта на "нанолитография" или могат да бъдат спонтанно образувани под формата на наноразмерни включвания на полупроводникови материални структури от един тип в матрица от друг. С помощта на метода на "молекулярно-лъчева епитаксия" със значителна разлика в параметрите на единичната клетка на субстрата и отложения слой е възможно да се постигне растеж на пирамидални квантови точки върху субстрата, за изследване на свойствата от които акад. Ж. И. Алферов е удостоен с Нобелова награда. Чрез контролиране на условията на процесите на синтез е теоретично възможно да се получат квантови точки с определени размери с желани свойства.

Квантовите точки са все още „млад” обект на изследване, но широките перспективи за тяхното използване в дизайна на лазери и дисплеи от ново поколение вече са съвсем очевидни. Оптичните свойства на КТ се използват в най-неочаквани области на науката, в които са необходими регулируеми луминесцентни свойства на материала, например в медицински изследвания е възможно да се „осветяват“ болни тъкани с тяхна помощ. Хората, които мечтаят за "квантови компютри", виждат квантовите точки като обещаващи кандидати за изграждане на кубити.

литература

Н. Кобаяши. Въведение в нанотехнологиите. М.: БИНОМ. Лаборатория на знанията, 2007, 134 с.

В.Я. Демиховски, G.A. Вугалтер Физика на квантовите нискоразмерни структури. М.: Логос, 2000.

Всяко вещество с микроскопичен размер е наночастица, материал, използван от изследователи на нанотехнологиите за разработване и създаване на нови технологии, базирани на прилагането на елементи в тази малка форма. Четем внимателно, защото ще е необходимо да се задълбочим малко в същността на текста.

Квантовите точки са наночастици, направени от всякакъв полупроводников материал, като силиций, кадмиев селенид, кадмиев сулфид или индиев арсенид, които светят в специфичен цвят, когато са осветени със светлина.

Цветът, с който светят, зависи от размера на наночастицата. Чрез поставяне на кванти с различни размери е възможно да се постигнат червени, зелени и сини цветове във всеки пиксел на екрана на дисплея, което ще направи възможно създаването на пълен спектър от цветове в тези пиксели (всеки съществуващ цвят се получава чрез смесване тези цветове).

Когато квантовите точки са осветени с UV светлина, някои от електроните получават достатъчно енергия, за да се отърват от атомите. Тази способност им позволява да се движат около наночастицата, създавайки лента на проводимост, в която електроните са свободни да се движат през материала и да провеждат електричество.

Когато електроните се спуснат във външна орбита около атом (валентната лента), те излъчват светлина. Цветът на тази светлина зависи от енергийната разлика между проводимостта и валентната лента.

Колкото по-малка е наночастицата, толкова по-голяма е енергийната разлика между валентната лента и лентата на проводимост, което води до по-наситен син цвят. За по-голяма наночастица разликата в енергията между валентната лента и лентата на проводимост е по-ниска, което измества луминесценцията към червено.

Квантови точки и дисплеи

За LCD дисплеите предимствата са многобройни. Нека разгледаме най-важните и интересни функции, които са получили LCD дисплеите с квантови точки.

По-висока пикова яркост

Една от причините производителите да са толкова развълнувани от квантовите точки е възможността да създават екрани с много по-висока пикова яркост от другите технологии. От своя страна, увеличената пикова яркост ви дава много повече място за използване на HDR и Dolby Vision.

Dolby Vision е видео стандарт, който има разширен динамичен обхват, тоест много голяма разлика в светлината между най-ярката и най-тъмната точка на екрана, което прави изображението по-реалистично и контрастно.

Ако не сте в течение, тогава разработчиците непрекъснато се опитват да играят на Господ Бог и да създадат това, което той е създал (е, или кой го е създал навсякъде около нас, може би Вселената?), само за да го прехвърлят на екрана.

Тоест, например, нормалното небе в ясен ден има яркост от около 20 000 нита (единици за яркост), докато най-добрите телевизори могат да осигурят яркост с около 10 по-малко. Така че стандартът Dolby Vision все още изпреварва останалите, но те все още са много далеч от Създателя :)

Съответно, екраните с квантови точки са още една стъпка към по-ярко изображение. Може би някой ден ще можем да видим почти истински изгрев и/или залез, а може би и други уникални чудеса на природата, без да напускаме дома си.

Най-добро възпроизвеждане на цветове

Друго голямо предимство на квантовите точки е подобрената точност на цветовете. Тъй като всеки пиксел има червени, сини и зелени CT, той ви дава достъп до пълна палитра от цветове, което от своя страна ви позволява да постигнете невероятно количество нюанси на всеки цвят.

Подобрен живот на батерията за мобилни устройства

Екраните с квантови точки обещават не само превъзходно качество на изображението, но и изключително ниска консумация на енергия.

Квантови точки и Samsung QLED

Телевизорите с квантови точки от Samsung, или просто, всъщност не са квантови точки в правилното разбиране на тази технология. QLED е по-скоро хибрид, кръстоска между квантови точки и LED екрани. Защо? Тъй като тези телевизори все още използват LED подсветка, а в реален екран върху квантови точки светлината трябва да се създава точно от точки.

Следователно, дори ако новите телевизори от южнокорейския гигант се показват по-добре от конвенционалните LED екрани, те пак не са телевизори с квантови точки, а телевизори с квантови точки вместо светлинен филтър.

коментари:

Иван Иванович