Квантовые точки позволят создавать цветные дисплеи большой площади
 Исследователи представили 4-дюймовую полноцветную матрицу с разрешением 320 на 240 пикселей, принцип работы которой основан на квантовых точках. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Сочетать два, казалось бы, взаимоисключающие свойства (широкий диапазон отображаемых цветов и малый размер пикселя) позволяют квантовые точки, представляющие собой фрагменты проводящего материала такого размера, что для него существенную роль играют квантовые эффекты. Квантовые точки имеют диаметр всего несколько нанометров, при этом их эмиссия может быть «настроена» за счет изменения геометрических размеров.
Создание цветного дисплея на базе квантовых точек требует разработки способа их управляемого размещения на подложке. Монохромные дисплеи могут быть произведены при помощи напыления раствора, содержащего квантовые точки, сопровождающегося вращением (для формирования тонкой пленки материала). Но этот подход не подходит для создания цветных дисплеев, ведь напыление перемешало бы между собой синие, зеленые и красные «пиксели».
Совместная группа исследователей из Кореи и Великобритании под управлением Samsung Electronics решила эту проблему. Они напыляли «красные», «зеленые» и «синие» квантовые точки на отдельные подложки, после чего наносили их на основную поверхность простым «отпечатыванием». Подробные результаты их работы приведены в журнале Nature Photonics.
Квантовые точки, использованные в предложенном ими дисплее, представляют собой ядро из кадмий-содержащего материала в оболочке из сульфида цинка, которая позволяет ограничить электроны и их положительно заряженные «пары» («дырки») внутри структуры. Оба типа зарядов в этом случае оказываются ограниченными в пространстве по всем трем направлениям в нанометровом масштабе. Таким образом, на арену выходят законы квантовой механики, которые ограничивают возможные значения энергии носителей заряда до конечного набора уровней. В результате, когда носители тока достигают самого низкого своего энергетического состояния и рекомбинируют, испуская фотон, и спектр этой эмиссии достаточно узок.
Для создания 4-дюймового экрана с разрешением 320 на 240 точек, ученые нанесли пару электропроводящих полимеров на основание из стекла, покрытого оксидом индия-олова. «Красные», «синие» и «зеленые» точки были «отпечатаны» на эту подложку, после чего покрыты диоксидом титана, хорошо проводящим «дырки».
Добавление в структуру тонкого массива транзисторов позволило отдельным фрагментам размерами 46 на 96 мкм излучать свет при приложении к ним напряжения в несколько вольт.
По словам ученых, технология потенциально позволяет значительно уменьшить размер пикселя. Кроме того, применяемый метод «печати» квантовых точек можно распространить на большие по площади экраны и даже изогнутые поверхности. Однако недостатком предложенного дисплея является слишком низкая яркость – всего несколько люменов на ватт затраченной энергии, что ниже показателей обычной лампы накаливания. Таким образом, несмотря на демонстрацию новой технологии, наиболее эффективным с коммерческой точки зрения пока является производство жидкокристаллических экранов.
Ученые полагают, что эта проблема может быть решена путем дальнейшей модификации структуры квантовых точек и, соответственно, энергетических уровней «замкнутых» в них носителей тока. Samsung Electronics, в свою очередь, продолжит финансировать исследования, стремясь получить патент на перспективную технологию.
Также по теме:
Источники: