ブログ

Aug 05, 2023

量子ドットが解き放たれる: これまで

IDTechEx 研究ディレクター、Xiaoxi He 博士より 量子ドット (QD) は、サイズ調整可能な機能を備えた 2 ～ 10 ナノメートル (10 ～ 50 原子) の範囲の半導体ナノ結晶です。 量子閉じ込めを示す

IDTechEx リサーチディレクター、Xiaoxi He 博士より

量子ドット (QD) は、サイズ調整可能な機能を備えた 2 ～ 10 ナノメートル (10 ～ 50 原子) の範囲の半導体ナノ結晶です。 これらはナノスケールの寸法により量子閉じ込め効果を示し、顕著な光学的および電気的特性をもたらします。 量子ドットの特徴は、粒子サイズ、材料、組成によって調整できます。 Cd ベース、In ベース、PbS、ペロブスカイト、および新興の CuInS2、InAs、ZnTeSe QD などの QD 材料は、バンドギャップが変化するため、吸収スペクトルと発光スペクトルが異なります。 この微調整能力により、特にディスプレイ、イメージセンサー、太陽光発電、照明、その他のさまざまなユースケースにおいて、量子ドットの重要な応用可能性が生まれました。

1980 年に初めて発見されて以来、量子ドットは、ディスプレイ、イメージセンサー、太陽光発電、照明、温室フィルム技術を商用製品に変革する上で計り知れない可能性を実証してきました。

新しいレポート「量子ドット材料と技術 2024-2034: トレンド、市場、アプリケーション」は、さまざまなアプリケーションにおける技術の組み合わせが時間の経過とともにどのように変化するかを考慮した IDTechEx の技術ロードマップを提供します。

ディスプレイ技術において、QD は、従来の液晶ディスプレイ (LCD) と比較して、より広い色域、より高い色精度、および増加した輝度を提供する色強調コンポーネントとして広く使用されています。 励起時に特定の波長の光を放射するユニークなフォトルミネッセンス特性により、QD は LED からの青色光を純粋な赤と緑に変換することができるため、より広範かつ正確なカラーパレットを実現できます。

このレポートでは、ディスプレイにおける QD 統合アプローチの進化が調査されており、時代遅れのエッジ光学素子に対するフィルムタイプの採用の優位性が強調されています。 それにもかかわらず、OLEDおよびマイクロLED（μLED）用のQDカラーフィルターやオンチップタイプなどの新たなアプローチが勢いを増しており、材料の進歩や製造技術の向上によって促進されており、最終的にはフィルムタイプを超える可能性があります。 さらに、この分析では、QD がディスプレイ、トラッキング効率、寿命の改善のための究極の発光材料であると認識し、同時に性能、寿命、蒸着/パターニング、デバイス設計に関する永続的な課題を掘り下げています。

硫化鉛 QD は、広範な波長スペクトルにわたって調整できるという利点を備えているため、近赤外線 (NIR) または短波赤外線 (SWIR) のセンシング アプリケーションに適しています。 これらをシリコン読み出し集積回路 (ROIC) と組み合わせてハイブリッド QD-Si NIR/SWIR イメージ センサーを形成できるため、興味深い可能性が生まれます。 この革新的な統合は、高解像度の小ピクセルシリコンベースの NIR/SWIR センサーの実現に向けた潜在的な道筋を示し、インジウムガリウムヒ素 (InGaAs) センサーと Si ROIC の異種ハイブリッド形成の必要性を排除します。 低コストのハイブリッド QD ベースのイメージ センサーは、従来 InGaAs SWIR イメージ センサーによって実現されていたアプリケーションをターゲットにするだけでなく、新しいアプリケーションの実現にも役立ちます。

第 1 世代の製品がすでに市場に出ており、大手企業もこの分野に参入しているため、このテクノロジーの将来性は依然として強いです。 このレポートでは、潜在的に低コストで高解像度、低ピクセルピッチ、グローバルシャッターを同時に実現できるハイブリッド QD-Si イメージセンサーについて検討します。 テクノロジー分析とプレーヤーの紹介も IDTechEx レポート内で提供されます。

既存の市販製品は量子ドットのフォトルミネセンス機能に基づいており、照明技術における顕著な可能性を実証しています。 カラーコンバーターとして LED 照明システムに統合でき、調整可能な高品質の白色光の生成が可能になります。 QD ベースの LED は優れた演色評価数 (CRI) と色温度を達成できるため、屋内照明や自動車照明などのさまざまな照明用途に適しています。 さらに、量子ドットの発光スペクトルが狭いため、複雑なフィルタリングの必要性が減り、エネルギー効率が向上し、光害が軽減されます。