Quantum dot

Posted by Eirik on 7 Apr, 2024

量子點 (quantum dot)

量子點 (quantum dot)是奈米級半導體顆粒,由於其尺寸和成分而表現出獨特的光學和電子特性。

它們通常是由半導體材料製成的微小晶體,例如:

  • 硒化鎘 (CdSe)
  • 硫化鎘 (CdS)
  • 砷化銦 (InAs)

直徑通常為 2 至 10 奈米。由於量子尺寸效應,量子點具有與宏觀半導體材料不同的物理特性:

  • 量子點的能譜是離散的,而不是連續的。
  • 量子點的光學特性可以通過控制其尺寸和形狀來進行調整。

量子點的迷人特性在於它們能夠放射或吸收特定波長的光,這種特性被稱為大小相關的可調諧放射光。

當受到外部能源(例如光或電)激發時,量子點會發出光,其顏色(波長)取決於其大小

較大的點發出較長波長的光(較紅的光),而較小的點放出較短波長的光(較藍的光)。

為什麼要在顯示器中放入量子點?

量子點顯示器是一種新型的顯示技術,它使用量子點來提高顯示器的色彩、亮度和對比度。

量子點顯示器的工作原理是:

  1. 藍光 LED 背光照射量子點層。
  2. 量子點吸收藍光並發出紅、綠、藍三種原色光。
  3. 原色光通過液晶面板,形成圖像。

藉此可以發出非常純色的光,因此量子點顯示器能夠覆蓋比一般發光二極體 (LED) 更廣泛的色域。

一般的液晶顯示器 (LCD) 電視使用發光二極體(LED)發光面板產生白色背光,並透過彩色濾光片適當調整和混合光線來生出不同顏色。

電視中的白色 LED 並不是純白色,它們是塗有黃色螢光粉的藍色 LED。

這意味著電視上的紅色看起來比綠色和藍色更暗,造成電視嘗試呈現的所有相關顏色產生色差。

在量子點電視中,純藍色 LED 與紅色和綠色量子點配合產生純白光。

這種白光穿過液晶螢幕中的常規濾色器,產生的影像具有更明亮、更準確的顏色特性。

製造商喜歡這個概念,因為它只要對目前一般液晶電視製造方式做簡單調整就可以實現。

量子點應用:

  • 顯示技術:用於高品質顯示器,具有更廣色域、更高亮度和更對比度的顯示器。
  • 生物醫學:量子點因能夠在細胞和分子層面上標記和追蹤生物結構而被用於生物成像、藥物傳輸和癌症診斷。
  • 太陽能電池:在太陽能電池技術方面具有潛力,透過捕獲更廣泛的光波長並將其轉化為電能以提高效率。
  • LED 和照明:量子點可以提高 LED 的效率和色彩品質,從而帶來更節能、鮮豔的照明方案。