kvantumpont.

Energiaegységben kifejezve. kvantumpontok Alekszej Ekimov fedezte fel az 1980-as évek elején üvegmátrixban és Louis E. Brus kolloid oldatokban. A "kvantumpont" kifejezést Mark Reid alkotta meg.

Lehetséges alkalmazás kvantumpontok: térhatású tranzisztorok, napelemek, LED, lézerdiódák. Feltárják a kvantumpontok biomarkerként való felhasználásának lehetőségeit a képalkotásban az orvostudományban, illetve a qubiteket a kvantumszámítástechnikában.

Egyszerűen fogalmazva, a kvantumpont egy félvezető, amelynek elektromos jellemzői a méretétől és alakjától függenek. Minél kisebb a kristály, annál nagyobb a távolság az energiaszintek között. Például, amikor egy elektron alacsonyabb energiaszintre mozog, foton bocsát ki; mivel szabályozhatjuk a kvantumpont méretét, megváltoztathatjuk a kibocsátott foton energiáját, ami azt jelenti, hogy megváltoztathatjuk a kvantumpont által kibocsátott fény színét. A kvantumpont fő előnye a méretének nagy pontosságú szabályozása, ami lehetővé teszi a vezetőképesség nagyon precíz szabályozását. kvantumpontok különböző méretű gradiens többrétegű nanofilmekké állítható össze.

A kvantumpontok típusai

Kétféle kvantumpont létezik (a létrehozás módjától függően):

• epitaxiális kvantumpontok;
• kolloid kvantumpontok.

Kvantumpont minták

Bármely kellően kicsi fémdarab vagy félvezető szolgálhat kvantumpontként. Történelmileg az első kvantumpontok valószínűleg kadmium-szelenid mikrokristályok voltak. Az ilyen mikrokristályban lévő elektron úgy érzi magát, mint egy háromdimenziós potenciálkút elektronja, sok stacionárius energiaszintje van, amelyek között jellegzetes távolság van (az energiaszintek pontos kifejezése a pont alakjától függ). Hasonlóan az atom energiaszintjei közötti átmenethez, a kvantumpont energiaszintjei közötti átmenet során foton bocsátható ki. Lehetőség van arra is, hogy egy elektront magas energiaszintre dobjunk, és sugárzást kapjunk az alacsonyabb szintek közötti átmenetből (lumineszcencia). Ugyanakkor a valódi atomoktól eltérően a kristály méretének változtatásával könnyen szabályozható az átmeneti frekvenciák. Valójában a kadmium-szelenid kristályok lumineszcenciájának megfigyelése a kristály mérete által meghatározott lumineszcencia frekvenciával volt a kvantumpontok első megfigyelése.

Jelenleg sok kísérletet szentelnek a kétdimenziós elektrongázban képződött kvantumpontoknak. Egy kétdimenziós elektrongázban az elektronok síkra merőleges mozgása már korlátozott, a síkon lévő tartományt felülről a heterostruktúrára ráhelyezett kapufém elektródák segítségével lehet elkülöníteni. A kétdimenziós elektrongázban lévő kvantumpontok alagútkontaktusok révén összekapcsolhatók a kétdimenziós gáz más területeivel, és a kvantumponton keresztüli vezetés tanulmányozható. Egy ilyen rendszerben a Coulomb-blokád jelensége figyelhető meg.

A kvantumpontok alkalmazásai

A kolloid kvantumpontok jól helyettesítik a hagyományos, szerves és szervetlen foszforokat. Fénystabilitásban, fluoreszcencia fényességben felülmúlják őket, és van néhány egyedi tulajdonságok.

Újabban kb széles körű alkalmazás A kvantumpontok szóba sem jöhettek, de az elmúlt években számos cég dobott piacra olyan terméket, amely ezeket a nanorészecskéket használja. A meghirdetett termékek között vannak kísérleti minták és tömegtermékek egyaránt. Például a cég megalkotta az első prototípus kijelzőket kvantumpontok alapján. Ezzel egy időben a Nexxus Lighting kiadott egy kvantumpontokat használó LED-lámpát, az orosz QDLight cég pedig a kvantumpontokra épülő termékek egész sorának kiadására készül az optoelektronika, a biztonság és a biztonság területén. Mezőgazdaság. A nanokristályok - kvantumpontok - optikai tulajdonságait a legváratlanabb vizsgálatokban használják, amelyek kényelmes, hangolható lumineszcenciát igényelnek, például a biológiai kutatásokban.

A kvantumpontok az egyik legfontosabb jelöltek a qubitek kvantumszámítási ábrázolására.

Van egy program a kvantumpontos kijelzők létrehozására - QD-LED.

Módszerek kvantumpontok előállítására

Szintézisséma CdSe-ZnSe kvantumpontokhoz

Két fő módszer létezik a kvantumpontok létrehozására:

• szintézis kolloidban, amelyben az anyagok oldatban keverednek
• epitaxia - kristályok termesztésének módszere a szubsztrát felületén

A kolloid szintézis segítségével adszorbeált felületaktív molekulákból álló réteggel bevont nanokristályokat lehet előállítani. Így szerves oldószerekben, módosítás után poláris oldószerekben is oldódnak. A szubsztrátumhoz kapcsolt kvantumpontok felhasználhatók például a nanoelektronika ígéretes alkalmazásaiban. Különösen érdekesek a kolloid szintézissel nyert fluoreszcens kvantumpontok, például a kadmium-kalkogenideken alapuló QD-k méretüktől függően különböző színekben fluoreszkálnak. Az érdekesség abban rejlik, hogy a spektrum széles tartományában nyelnek el energiát, és szűk spektrumú fényhullámokat bocsátanak ki.

Lásd még

• kvantumpont érintkezés

Megjegyzések

Linkek

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Nézze meg, mi a "kvantumpont" más szótárakban:

kvantumpont- Nanokristály széles abszorpciós spektrummal és szűk emissziós csúccsal Biotechnológiai témák EN quantum dot … Műszaki fordítói kézikönyv

Quantum dot kifejezés angol kvantum pont kifejezés Szinonimák nano dot Rövidítések QD, QD, ND Kapcsolódó kifejezések biokompatibilis bevonatok, kvantumdrót, kvantumkút, nanokristály, nanofarmakológia Meghatározás félvezető részecske…

A kvantumkriptográfia egy kommunikációs biztonsági módszer, amely a kvantumfizika elvein alapul. A hagyományos kriptográfiától eltérően, amely matematikai módszereket használ az információk titkosságának biztosítására, a kvantumkriptográfia ... ... Wikipédia

A kvantumkút egy potenciális kút, amely háromról két dimenzióra korlátozza a részecskék mobilitását, ezáltal kényszerítve őket, hogy sík rétegben mozogjanak. A kvantumméret-hatások akkor nyilvánulnak meg, amikor a kút hossza összemérhetővé válik a hosszával ... ... Wikipédia

A kvantumkút kifejezés enciklopédikus szótár nanotechnológia

A kvantumhuzal kifejezés angol kifejezés kvantumhuzal Szinonimák Rövidítések Kapcsolódó kifejezések félvezető heterostruktúra, kvantumpont, kvantumkút, litográfia Meghatározás Nanotechnológiai enciklopédikus szótár

- (hullámmechanika), olyan elmélet, amely megállapítja a mikrorészecskék (elem. h c, atomok, molekulák, atommagok) és rendszereik (például kristályok) leírásának módszerét és mozgástörvényeit, valamint a mennyiségek kapcsolatát. részecskék és rendszerek jellemzése, fizikaival méretek,...... Fizikai Enciklopédia

- (QCD), a kvarkok és gluonok erős hatásának kvantumtérelmélete, a kvantum képébe beépítve. elektrodinamika (QED) a "szín" mérőszimmetria alapján. A QED-től eltérően a QCD-ben a fermionok komplementerrel rendelkeznek. szabadsági fok kvantum. szám,… … Fizikai Enciklopédia

A kvantumtérelmélet a végtelen számú szabadságfokkal rendelkező rendszerek (fizikai mezők) kvantumelmélete. A kvantummechanika, amely a kvantummechanika általánosításaként merült fel (Lásd Kvantummechanika) a leírás problémájával kapcsolatban ... ... Nagy szovjet enciklopédia

- (QED), az interaktív e-mailek kvantumelmélete. magn. mezők és töltés. h c. Gyakran QED-nek nevezik a kvantumnak azt a részét. mezőelmélet, amelyben az el hatását veszik figyelembe. magn. és elektron-pozitron mezők. Email magn. a mező egy ilyen elméletben úgy jelenik meg, mint ... ... Fizikai Enciklopédia

A kvantumpontok apró kristályok, amelyek pontosan szabályozott színértékkel bocsátanak ki fényt. Jelentősen javítják a képminőséget anélkül, hogy befolyásolnák az eszközök végső költségét.

Quantum dot LED – új képernyőtechnológia A hagyományos LCD TV-k az emberi szem által érzékelt színtartománynak mindössze 20-30%-át képesek továbbítani. Az OLED képernyőn a kép valósághűbb, de ez a technológia nem alkalmas nagyméretű kijelzők tömeggyártására. A közelmúltban azonban egy új került a helyére, amely lehetővé teszi a pontos színértékek megjelenítését. Ez körülbelül az úgynevezett kvantumpontokról. 2013 elején a Sony bemutatta az első kvantumpontokon alapuló tévét (Quantum dot LED, QLED). Idén más típusú készülékek is tömeggyártásba kerülnek, ezek ugyanannyiba kerülnek, mint a hagyományos LCD tévék, és lényegesen olcsóbbak, mint az OLED-megoldások. Mi a különbség az általa gyártott kijelzők között új technológia, szabványos LCD képernyőkről?

Az LCD TV-k nem rendelkeznek tiszta színekkel

A folyadékkristályos kijelzők öt rétegből állnak: a kiindulási pont a LED-ek által kibocsátott és több szűrőn áthaladó fehér fény. Az elülső és a hátsó polarizáló szűrők folyadékkristályokkal kombinálva szabályozzák az áthaladó fény mennyiségét, csökkentve vagy növelve a fényerőt. Ez a pixel tranzisztoroknak köszönhető, amelyek befolyásolják, hogy mennyi fény jut át ​​a szűrőkön (piros, zöld, kék). Ennek a három alpixelnek a színeinek kombinációja, amelyekre a szűrőket alkalmazzák, végül egy bizonyos színértéket ad a pixelnek. A színek keverése nem probléma, de tiszta vörös, zöld vagy kék nem érhető el így. Ennek oka a szűrőkben rejlik, amelyek nem egy bizonyos hosszúságú hullámot engednek át, hanem egy csomó különböző hullámhosszúságot. Például a narancssárga fény egy piros szűrőn is áthalad.

A LED világít, ha feszültség van rákapcsolva. Ennek köszönhetően az N típusú anyagból elektronok kerülnek át a P típusú anyagba. Egy N típusú anyag több elektronszámú atomokat tartalmaz. A P-típusú anyagokban vannak olyan atomok, amelyekből hiányoznak elektronok. Amikor a felesleges elektronok eltalálják az utóbbit, energiát bocsátanak ki fény formájában. Egy közönséges félvezető kristályban ez általában sok különböző hullámhosszon keltett fehér fény. Ennek az az oka, hogy az elektronok különböző energiaszintűek lehetnek. Ezért a kibocsátott fotonok energiája is eltérő, ami különböző hullámhosszú sugárzásban fejeződik ki.

Kvantumpontok – stabil fény

A QLED kijelzők kvantumpontokat használnak fényforrásként – néhány nanométer méretű kristályokat. Ezzel egyidejűleg megszűnik a fényszűrőkkel ellátott réteg igénye, hiszen amikor rájuk feszültséget kapcsolunk, a kristályok mindig jól meghatározott hullámhosszú fényt bocsátanak ki, és ebből ered a színérték - az energiazóna egy energiaszintre csökken. Ezt a hatást a kvantumpont apró mérete magyarázza, amelyben az elektron, akárcsak az atomban, csak korlátozott térben képes mozogni. Az atomhoz hasonlóan a kvantumpont-elektron is csak szigorúan meghatározott energiaszinteket foglalhat el. Tekintettel arra, hogy ezek az energiaszintek az anyagtól is függenek, lehetővé válik a kvantumpontok optikai tulajdonságainak célirányos hangolása. Például a vörös szín eléréséhez kadmium, cink és szelén ötvözetéből (CdZnSe) származó kristályokat használnak, amelyek mérete körülbelül 10-12 nm. A kadmium szelén ötvözet alkalmas sárga, zöld és kék virágok, ez utóbbi nanokristályok felhasználásával is előállítható 2-3 nm méretű cink-kén vegyületből.

A kék kristályok tömeggyártásának bonyolultsága és költsége miatt a Sony által bemutatott TV nem egy „tiszta” kvantumpontokon alapuló QLED TV. A QD Vision által gyártott kijelzők hátulján egy kék LED-réteg található, amelyek fénye vörös és zöld nanokristályok rétegén halad át. Ennek eredményeként valójában lecserélik a jelenleg elterjedt szűrőket. Ennek köszönhetően a színskála a hagyományos LCD TV-khez képest 50%-kal nő, de nem éri el a „tiszta” QLED képernyő szintjét. Utóbbiak a szélesebb színskála mellett van még egy előnyük: energiát takarítanak meg, hiszen nincs szükség fényszűrős rétegre. Ennek eredményeként a QLED tévék képernyőjének eleje is több fényt kap, mint a hagyományos tévék, amelyek csak a fénykibocsátás körülbelül 5%-át engedik be.

Kvantumpontok a HD TV-ben

Szemünk több színt képes látni, mint amennyit a HDTV-k képesek megjeleníteni. A kvantumpontokon alapuló megjelenítések megváltoztathatják ezt a helyzetet. A kvantumpontok néhány nanométer átmérőjű apró részecskék, amelyek egy meghatározott hullámhosszon és mindig azonos színértékű fényt bocsátanak ki. Ha a modern tévékben használt szűrőkről beszélünk, azok csak elmosódott színeket adnak.

Képernyők szűrők nélkül

A modern tévékben a LED-lámpák fehér fénye (háttérvilágítás) a fényszűrőknek köszönhetően színessé válik. A Quantum Dot Display (QLED) esetében a szín közvetlenül a fényforrásban alakul ki. A fényerő folyadékkristályokkal és polarizációval történő beállítására szolgáló rendszerek nem változtak.

Fénysejtek ehhez képest

A LED-ekben az elektronok N-típusú anyagból P-típusú anyagba kerülnek, miközben különböző hullámhosszúságú fehér fény formájában adnak ki energiát. A szűrő előállítja a kívánt színt. A QLED TV-kben a nanokristályok meghatározott hullámhosszon bocsátanak ki fényt, és így színt is.

Szélesebb színskála

A kvantumpontos kijelzők természetesebb színek (piros, zöld, kék) megjelenítésére képesek, mint a hagyományos tévék, szélesebb színtartományt fedve le, amely a legközelebb áll színérzékelésünkhöz.

A méret és az anyag határozza meg a színt

Amikor egy elektron (e) kapcsolódik egy kvantumponthoz, energia szabadul fel fotonok (P) formájában. Különféle anyagok felhasználásával és a nanokristályok méretének változtatásával lehet befolyásolni ennek az energiának a nagyságát, és ennek eredményeként a fény hullámhosszát.

Számos új megjelenítési technológiát mutatnak be nemzetközi kiállításokon, de nem mindegyik életképes és rendelkezik megfelelő képességekkel a sikeres kereskedelmi megvalósításhoz. Az egyik figyelemre méltó kivétel a kvantumpont technológia, amelyet már használnak az LCD háttérvilágításban. Erről a technikai újításról érdemes részletesebben beszélni.

kvantumpontok

A kvantumpontok félvezető anyagok nanorészecskéi. Paramétereiket méretük határozza meg: a kristály méretének csökkenésével az energiaszintek közötti távolság nő. Amikor egy elektron több felé mozog alacsony szint, foton bocsát ki. A pont méretének változtatásával beállíthatja a foton energiáját, és ennek eredményeként a fény színét.

Ez nem új felfedezés, sőt, a kvantumpontokat több mint harminc évvel ezelőtt hozták létre. De egészen a közelmúltig csak speciális tudományos műszerekben használták őket laboratóriumokban. Szigorúan véve a kvantumpontok olyan mikroszkopikus elemek, amelyek szűk hullámhossz-tartományban képesek fényt kibocsátani. Sőt, méretüktől függően a fény lehet zöld, piros vagy kék.

Méretük változtatásával finomhangolható a kibocsátott fény hullámhossza. Ez a modern TV-modellekben használt technológia 2004-ből származik, amikor a QD Vision megalakult. Kezdetben ennek a kutatólaboratóriumnak a munkatársai próbálták kvantumpontokkal helyettesíteni a szerves festékeket különböző biológiai rendszerek jelölésénél, de aztán úgy döntöttek, hogy a technológiát tévén tesztelik.

Ehhez az ötlethez hamarosan ismert cégek is csatlakoztak. 2010-ben a kutatók az LG-vel együtt dolgoztak a QLED projekten. Az LCD TV-vel kapcsolatos technológiai koncepció azonban folyamatosan változott, a munkanév is többször változott. Egy évvel később a Samsunggal együttműködve létrehozták a kvantumpontokon alapuló színes képernyő prototípusát. A sorozatba azonban nem ment be. Ennek a koncepciónak a legújabb megvalósítása a Sony Color IQ technológiájának része, amely bevezette a Triluminos háttérvilágítású képernyőt.

Mint ismeretes, minden LCD TV az alapszínek – piros, zöld és kék – keverésével alkot képet (RGB modell). Néha sárga színt adnak hozzá, ami azonban nem befolyásolja jelentősen az LCD-képernyőn történő képkészítés rendszerét. Az RGB színek keverése az LCD TV-kben színszűrőkkel, a plazmapanelekben pedig a foszfornak köszönhetően történik.

A klasszikus LCD modellekben „fehér” LED-eket használnak háttérvilágításként. A fehér spektrumban lévő szín, amely áthalad a színszűrőkön, bizonyos árnyalatot ad. A fejlettebb modellek foszfor LED-eket használnak, amelyek a kék tartományban bocsátanak ki fényt. Ezután ez a fény a sárgával keveredve vizuálisan fehérré válik. Ugyanazt a képernyőn létrehozni egy hasonlóból fehér szín, piros, kék és zöld szűrőket alkalmazunk. Ez elég hatékony, de még így is sok energiát pazarol. Ezenkívül a mérnököknek meg kell találniuk egy bizonyos egyensúlyt a színminőség és a háttérvilágítás fényereje között.

A Quantum Dot TV-k előnyei

Két évvel ezelőtt a Sony először mutatta be sorozatgyártású tévékészülékeit Triluminos háttérvilágítással, amelyekben kvantumpontokat valósítottak meg. Ez különösen a KD-65X9000A. A háttérvilágításban kék diódákat használnak, de itt nincs sárga foszfor. Ennek eredményeként a kék fény keveredés nélkül közvetlenül áthalad egy speciális IQ elemen, amely piros és zöld kvantumpontokat tartalmaz. A gyártó a technológia fő előnyeinek a mélyebb színvisszaadást és a fényerőveszteség minimalizálását nevezi.

Feltételezhető, hogy a LED-es háttérvilágításhoz képest a kvantumpontok növelik a fényt színek közel 50 százaléka. A Sony új Triluminos tévéinek színskálája közel 100% NTSC, míg a hagyományos háttérvilágítású modellek 70% körüli NTSC. Így kijelenthető, hogy a kvantumpontos háttérvilágítású tévék valóban javíthatják a képminőséget a színvisszaadás valósághűbbé tételével.

De mennyivel reálisabb? Végül is ismert, hogy ugyanazokban a Sony TV-kben a kép a szokásos színeket keverő szűrőkkel készül? Erre a kérdésre meglehetősen nehéz válaszolni, sok múlik a képminőség szubjektív megítélésén. Mindenesetre az új háttérvilágítással szerelt első Sony tévék boldog tulajdonosai megjegyzik, hogy a képernyőn látható kép tisztább színekkel festett képnek tűnik.

Az a tény, hogy más vezető cégek azonnal csatlakoztak e technológiai innováció megvalósításához, megerősíti azt a tényt, hogy a kvantumpontok nem csak marketingfogás. A 2015-ös CES-en a Samsung bemutatta az SUHD TV-ket, amelyek szintén ezt a technológiát tartalmazták. Megjegyzendő, hogy az új tévék többet nyújtanak jó minőség képeket az OLED modelleknél alacsonyabb áron. Az LG a Quantum Dot TV-ket is bemutatta az ULTRA HD-n.

Az OLED-del való összehasonlítás nem véletlen. Végül is sok vállalat először az OLED technológiát használta a modern tévék képminőségének javítása érdekében, de sorozatgyártáskor szembesült a gyártás problémájával. Ez különösen igaz a nagy képernyőátlóval és rendkívül nagy felbontású OLED TV-kre.

A kvantumpontokkal szemben egyfajta visszaesést találtak - az ilyen tévék színskálája majdnem olyan jó, mint az OLED-kijelzők esetében, és gyakorlatilag nincs probléma a technológia ipari fejlesztésével. Ez lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy olyan tévéket állítsanak elő, amelyek képminőségben versenyeznek az OLED technológiával, miközben a fogyasztók széles köre számára megfizethetőek maradnak.

A fogadáshoz meg kell alapgondolat az anyagi tárgyak tulajdonságairól és azokról a törvényekről, amelyek szerint a mindenki által ismert makrovilág „él”, egyáltalán nem szükséges a magasabb fokozatot szerezni. oktatási intézmény mert nap mint nap mindenki szembesül a megnyilvánulásaival. Bár az utóbbi időben egyre gyakrabban szóba kerül a hasonlóság elve, amelynek támogatói szerint a mikro- és makrovilág nagyon hasonló, mégis van különbség. Ez különösen észrevehető nagyon kis testek és tárgyak esetén. A kvantumpontok, amelyeket néha nanopontoknak is neveznek, csak egy ilyen eset.

kevesebb, mint kevesebb

Emlékezzünk az atom klasszikus szerkezetére, például a hidrogénre. Tartalmaz egy atommagot, amely pozitív töltésű proton jelenléte miatt plusz, azaz +1 (mivel a hidrogén az első elem a periódusos rendszerben). Ennek megfelelően egy elektron (-1) az atommagtól bizonyos távolságra helyezkedik el, és elektronhéjat alkot. Nyilvánvalóan, ha növeli az értéket, akkor ez új elektronok hozzáadásával jár (emlékezzünk vissza: általában az atom elektromosan semleges).

Az egyes elektronok és az atommag közötti távolságot a negatív töltésű részecskék energiaszintje határozza meg. Minden pálya állandó, a részecskék teljes konfigurációja határozza meg az anyagot. Az elektronok egyik pályáról a másikra ugorhatnak, energiát abszorbeálva vagy felszabadítva ilyen vagy olyan frekvenciájú fotonokon keresztül. A legtávolabbi pályákon a maximális energiaszintű elektronok vannak. Érdekes módon maga a foton kettős természetű, egyszerre definiálható tömeg nélküli részecskeként és elektromágneses sugárzásként.

Maga a „foton” szó görög eredetű, jelentése „fényrészecske”. Ezért azt lehet állítani, hogy amikor egy elektron megváltoztatja a pályáját, akkor elnyeli (kibocsátja) a fénykvantumot. Ebben az esetben helyénvaló megmagyarázni egy másik szó jelentését - "kvantum". Valójában nincs semmi bonyolult. A szó a latin „quantum” szóból származik, ami szó szerint így fordítja legkisebb érték Bármi fizikai mennyiség(itt - sugárzás). Magyarázzuk meg egy példával, hogy mi a kvantum: ha a súlymérésnél a legkisebb oszthatatlan mennyiség egy milligramm lenne, akkor annak nevezhető. Egy bonyolultnak tűnő kifejezést így magyaráznak meg olyan egyszerűen.

A kvantumpontok magyarázata

A tankönyvekben gyakran megtalálható a következő definíció a nanodot számára - ez bármilyen anyag rendkívül kicsi részecskéje, amelynek mérete összemérhető az elektron kibocsátott hullámhosszának nagyságával (a teljes spektrum lefedi az 1-től 10-ig terjedő határt nanométer). Belül egyetlen negatív töltéshordozó értéke kisebb, mint kívül, így az elektron mozgása korlátozott.

A "kvantumpontok" kifejezés azonban másképpen magyarázható. A fotont elnyelt elektron magasabb energiaszintre „emelkedik”, és helyette „hiány” keletkezik - az úgynevezett lyuk. Ennek megfelelően, ha az elektronnak -1 töltése van, akkor a lyuknak +1. A korábbi stabil állapotba való visszatérés érdekében az elektron fotont bocsát ki. A "-" és "+" töltéshordozók összekapcsolását ebben az esetben excitonnak nevezzük, és a fizikában részecskének értjük. Mérete az elnyelt energia szintjétől függ (magasabb pálya). A kvantumpontok pontosan ezek a részecskék. Az elektron által kibocsátott energia frekvenciája közvetlenül függ az adott anyag részecskeméretétől és az excitontól. Meg kell jegyezni, hogy az emberi szem színérzékelése a fénynek eltérően alapul

kvantumpontok apró kristályok, amelyek pontosan állítható színértékkel bocsátanak ki fényt. A Quantum dot LED technológia jelentősen javítja a képminőséget anélkül, hogy az eszközök végső költségeit befolyásolná, elméletileg :).

A hagyományos LCD televíziók az emberi szem által érzékelhető színtartománynak csak 20-30%-át képesek lefedni. A képen nagyon realisztikus, de ez a technológia nem a nagy átlós kijelzők tömeggyártására irányul. Akik követik a tévépiacot, emlékeznek rá, hogy még 2013 elején a Sony bemutatta az elsőt Kvantumpontokon alapuló TV (Quantum dot LED, QLED). A nagy tévégyártók még idén kiadják a kvantumpontos tévémodelleket, a Samsung már bemutatta őket Oroszországban SUHD néven, de erről bővebben a cikk végén. Nézzük meg, miben különböznek a QLED technológiával gyártott kijelzők a már megszokott LCD tévéktől.

Az LCD TV-kből hiányoznak a tiszta színek

Végül is a folyadékkristályos kijelzők 5 rétegből állnak: a forrás a LED-ek által kibocsátott fehér fény, amely több polarizációs szűrőn halad át. Az elöl és hátul elhelyezett szűrők folyadékkristályokkal együtt szabályozzák az áthaladó fényáramot, csökkentve vagy növelve annak fényerejét. Ez a pixel tranzisztoroknak köszönhető, amelyek befolyásolják a szűrőkön (piros, zöld, kék) áthaladó fény mennyiségét. Ennek a három alpixelnek a kialakult színe, amelyre a szűrőket alkalmazzák, a pixel bizonyos színértékét adja. A színek keverése elég "sima", de egyszerűen lehetetlen így tiszta vöröset, zöldet vagy kéket kapni. A buktatók azok a szűrők, amelyek nem egy bizonyos hosszúságú hullámot engednek át, hanem több különböző hullámhosszon. Például a narancssárga fény egy piros szűrőn is áthalad.

A LED fényt bocsát ki, ha feszültséget kapcsolunk rá. Ennek köszönhetően az elektronok (e) az N típusú anyagból a P típusú anyagba kerülnek. Egy N típusú anyag több elektronszámú atomokat tartalmaz. A P-típusú anyagokban vannak olyan atomok, amelyekből hiányoznak elektronok. Amikor a felesleges elektronok eltalálják az utóbbit, energiát bocsátanak ki fény formájában. Egy közönséges félvezető kristályban ez általában sok különböző hullámhosszon keltett fehér fény. Ennek az az oka, hogy az elektronok különböző energiaszintűek lehetnek. Ennek eredményeként a keletkező fotonok (P) eltérő energiájúak, ami különböző hullámhosszú sugárzásban fejeződik ki.

A fény stabilizálása kvantumpontokkal

NÁL NÉL QLED tévék a kvantumpontok fényforrásként működnek – ezek csak néhány nanométer méretű kristályok. Ilyenkor megszűnik a fényszűrőkkel ellátott réteg igénye, hiszen amikor rájuk feszültséget kapcsolunk, a kristályok mindig jól meghatározott hullámhosszú fényt bocsátanak ki, és ebből ered a színérték is. Ezt a hatást egy kvantumpont csekély mérete éri el, amelyben az elektron, akárcsak az atomban, csak korlátozott térben képes mozogni. Az atomhoz hasonlóan a kvantumpont-elektron is csak szigorúan meghatározott energiaszinteket foglalhat el. Tekintettel arra, hogy ezek az energiaszintek az anyagtól is függenek, lehetővé válik a kvantumpontok optikai tulajdonságainak célirányos hangolása. Például a vörös szín eléréséhez kadmium, cink és szelén ötvözetéből (CdZnSe) származó kristályokat használnak, amelyek mérete körülbelül 10-12 nm. A sárga, zöld és kék színekhez kadmium és szelén ötvözete alkalmas, utóbbiak nanokristályok felhasználásával is előállíthatók 2-3 nm-es cink- és kénvegyületből.

A kék kristályok tömeggyártása nagyon nehéz és költséges, ezért a Sony által 2013-ban bemutatott tévé nem "telivér" Kvantumpontokon alapuló QLED TV. Az általuk előállított kijelzők hátulján egy kék LED-réteg található, amelyek fénye vörös és zöld nanokristályok rétegén halad át. Ennek eredményeként valójában lecserélik a jelenleg elterjedt szűrőket. Ennek köszönhetően a színskála a hagyományos LCD TV-khez képest 50%-kal nő, de nem éri el a „tiszta” QLED képernyő szintjét. Utóbbiak a szélesebb színskála mellett van még egy előnyük: energiát takarítanak meg, hiszen nincs szükség fényszűrős rétegre. Ennek eredményeként a QLED tévék képernyőjének eleje is több fényt kap, mint a hagyományos tévék, amelyek csak a fénykibocsátás körülbelül 5%-át engedik be.

Samsung Quantum Dot QLED TV

A Samsung Electronics bemutatta a kvantumpont technológiával készült prémium TV-ket Oroszországban. A 3840 × 2160 pixel felbontású új tételek nem bizonyultak olcsónak, és a zászlóshajó modell ára 2 millió rubel.

Innovációk. Az ívelt, kvantumpontokon alapuló Samsung SUHD TV-k jobb színvisszaadásban, kontrasztban és energiafogyasztásban különböznek a szokásos LCD-modellektől. Az integrált SUHD Remastering Engine képprocesszor lehetővé teszi az alacsony felbontású videotartalmak 4K-ra való felskálázását. Ezen kívül az új tévék Peak Illuminator és Precision Black intelligens háttérvilágítást, Nano Crystal Color technológiát (javítja a színtelítettséget és természetességet), UHD Dimminget (optimális kontrasztot biztosít) és Auto Depth Enhancert ( automatikus hangolás kontraszt a kép bizonyos területein). A tévék szoftveres alapja az operációs rendszer Tizen frissített Samsung Smart TV platformmal.

Árak. A Samsung SUHD TV család három sorozatban kerül bemutatásra (JS9500, JS9000 és JS8500), ahol a költség 130 ezer rubeltől kezdődik. Mennyibe kerül az orosz vásárlóknak a 48 hüvelykes UE48JS8500TXRU modell. A kvantumpontokkal rendelkező TV maximális ára eléri a 2 millió rubelt - az UE88JS9500TXRU modell esetében, 88 hüvelykes ívelt kijelzővel.

QLED technológián alapuló új generációs tévéket készít a dél-koreai Samsung Electronics és az LG Electronics, a kínai TCL és Hisense, valamint a japán Sony. Utóbbinál már megjelentek a kvantumpont technológiával készült LCD TV-k, amit a Quantum dot LED technológia leírásánál említettem.