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Aug 05, 2023

Pontos Quânticos Liberados: Sempre

pelo Dr. Xiaoxi He, Diretor de Pesquisa da IDTechEx Os pontos quânticos (QDs) são nanocristais semicondutores que variam de 2 a 10 nanômetros (10 a 50 átomos) com recursos ajustáveis ​​em tamanho. Eles exibem confinamento quântico

pelo Dr. Xiaoxi He, Diretor de Pesquisa da IDTechEx

Pontos quânticos (QDs) são nanocristais semicondutores variando de 2 a 10 nanômetros (10 a 50 átomos) com recursos ajustáveis ​​em tamanho. Eles exibem efeitos de confinamento quântico devido às suas dimensões em nanoescala, levando a características ópticas e elétricas notáveis. Os recursos dos pontos quânticos podem ser ajustados pelo tamanho, material e composição das partículas. Materiais QD, como à base de Cd, à base de In, PbS, perovskitas, bem como QDs emergentes de CuInS2, InAs e ZnTeSe, têm espectros de bandas variados e, portanto, de absorção e emissão. Essa capacidade de ajuste fino resultou no potencial de aplicação significativo dos pontos quânticos, principalmente em exibição, sensores de imagem, energia fotovoltaica, iluminação e vários outros casos de uso.

Desde que foram descobertos pela primeira vez em 1980, os QDs demonstraram imenso potencial na transformação de tecnologias de exibição, sensor de imagem, fotovoltaica, iluminação e filmes de efeito estufa com produtos comerciais.

O novo relatório, “Materiais e Tecnologias de Pontos Quânticos 2024-2034: Tendências, Mercados, Aplicações”, fornece o roteiro tecnológico da IDTechEx considerando como o mix de tecnologia em diversas aplicações será transformado com o tempo.

Na tecnologia de exibição, os QDs encontraram uso extensivo como um componente de aprimoramento de cores, oferecendo uma gama de cores mais ampla, maior precisão de cores e maior brilho em comparação com uma tela de cristal líquido (LCD) tradicional. A propriedade fotoluminescente única de emitir comprimentos de onda específicos de luz após a excitação permite que os QDs convertam a luz azul dos LEDs em vermelho e verde puros, alcançando assim uma paleta de cores mais extensa e precisa.

A evolução das abordagens de integração QD em monitores é examinada no relatório, destacando o domínio da adoção do tipo filme sobre a óptica de borda obsoleta. No entanto, abordagens emergentes, como filtros de cores QD para OLED e micro-LED (μLED) ou do tipo on-chip, estão ganhando impulso, facilitadas pelos avanços nos materiais e pela melhoria das técnicas de fabricação, que podem eventualmente superar o tipo de filme. Além disso, esta análise reconhece os QDs como o material emissivo definitivo para exibições, eficiência de rastreamento e melhorias na vida útil, ao mesmo tempo que investiga desafios persistentes em relação ao desempenho, vida útil, deposição/padrão e design do dispositivo.

Os QDs de sulfeto de chumbo oferecem a vantagem de sintonização em um amplo espectro de comprimentos de onda, tornando-os adequados para aplicações de detecção de infravermelho próximo (NIR) ou infravermelho de ondas curtas (SWIR). Uma possibilidade intrigante surge, pois eles podem ser combinados com um circuito integrado de leitura de silício (ROIC) para formar um sensor de imagem híbrido QD-Si NIR/SWIR. Esta integração inovadora apresenta um caminho potencial para alcançar sensores NIR/SWIR baseados em silício de pequeno pixel de alta resolução, eliminando a necessidade de hibridização heterogênea de sensores de arsenieto de índio e gálio (InGaAs) com Si ROIC. Os sensores de imagem híbridos de baixo custo baseados em QD podem não apenas atingir aplicações tradicionalmente realizadas por sensores de imagem InGaAs SWIR, mas também ajudar a alcançar novas aplicações.

Com a primeira geração de produtos já no mercado e gigantes também envolvidos nesta área, a promessa desta tecnologia continua forte. Este relatório explora sensores de imagem híbridos QD-Si que podem alcançar simultaneamente alta resolução, baixa densidade de pixels e obturador global com custos potencialmente baixos. A análise tecnológica e as apresentações dos jogadores também são fornecidas no relatório IDTechEx.

Os produtos comerciais existentes baseiam-se nas características fotoluminescentes dos QDs e demonstraram um potencial notável em tecnologias de iluminação. Podem ser integrados em sistemas de iluminação LED como conversores de cores, permitindo a produção de luz branca sintonizável e de alta qualidade. Os LEDs baseados em QD podem atingir excelentes índices de reprodução de cores (CRI) e temperaturas de cor, tornando-os adequados para uma variedade de aplicações de iluminação, incluindo iluminação interna e automotiva. Além disso, os estreitos espectros de emissão dos QDs reduzem a necessidade de filtragem complexa, melhorando a eficiência energética e reduzindo a poluição luminosa.