Нанотехнологии. Правда и вымысел

Однако, по данным социологических исследований, проведенных в 2005 году, лишь 13,9 % населения мира имеют доступ к Интернету. Отсутствие возможности использовать информационные ресурсы и технологии большинством жителей Земли отрицательно сказывается на уровне образования, межкультурных коммуникациях и росте экономического благосостояния. Нанотехнологии позволят решить эту проблему за счет значительного снижения цены и повышения качества элементов памяти, мониторов, процессоров, элементов на солнечных батареях, встроенных информационных систем и т. д.

Вследствие действия различных факторов (как геометрических, так и физических) вместе с уменьшением размеров (повышением компактности) объектов значительно уменьшается и продолжительность протекания разнообразных процессов в конкретной системе, то есть возрастает ее потенциальное быстродействие. При дальнейшем значительном сокращении размеров в поведении электронов начинают преобладать свойства волны, а не частицы. Вступают в действие законы квантовой механики, на смену битам приходят квантовые биты (qubit).

В 2004 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory) Ричард Шаллер (Richard Schaller) и Виктор Климов (Victor Klimov) экспериментально наблюдали в кристаллах селенида свинца нанометровых размеров явление, при котором при поглощении фотона создавались две электронно-дырочные пары.

Данное явление послужило толчком не только для исследований и разработки высокоэффективных солнечных модулей, но и создания концепции дисплея на квантовых точках.

В июне 2006 года американская компания QD Vision, созданная учеными Массачусетского технологического института, сообщила о создании первого в мире монохромного дисплея на квантовых точках (с разрешением 32x64 пикселя и толщиной 1,6 мм), излучающего красное свечение. Монохромность экрана генерировалась квантовыми точками размером всего около 5 нм.

Немаловажными достоинствами квантового дисплея являются отсутствие подсветки и (в связи с этим) пониженное энергопотребление, возможность отображения истинно черного цвета, недоступного жидкокристаллическим экранам, а также значительно более высокий спектр (до 30 %) отображаемой цветовой палитры.

Японские корпорации Fujitsu и Mitsui создали совместное предприятие QD Lasers, Inc. для создания коммуникационных лазеров на основе квантовых точек. В состав предприятия вошли специалисты Токийского университета, которые еще в 2004 году продемонстрировали квантовый лазер, передающий данные на скорости в 10 Гбит/с. Принципиальная схема устройства заключается в чередовании нескольких слоев арсенида галлия и арсенида индия с внедренными в него квантовыми точками (рис. 54).

Рис. 54. Принципиальная схема квантового дисплея: 1 — квантовые точки (InAs); 2 — полупроводник п-типа (GaAs); 3 — электрический ток; 4 — управляющие электроды; 5 — полупроводниковый раствор (GaAs)

Важнейшей положительной характеристикой лазерного излучения является строго определенная (когерентная) длина волны. Поэтому квантовые лазеры уже применяются в приборах массового потребления в качестве оптических дисководов Blu-ray и HD-DVD. Возможность создания компактного синего лазера появилась именно после конструирования монохромных лазеров на базе квантовых точек.

Однако следует отметить, что пока дисплеи на квантовых точках только разрабатываются, их основные конкуренты — дисплеи на органических и электролюминесцентных диодах (OLED-дисплеи) — уже являются реальным коммерческим продуктом.

Пионером разработок явилась компания Eastman Kodak. Органический дисплей, совместно разработанный в 2003 году компаниями Kodak и Sony, характеризовался следующими параметрами: размер экрана — 5,5 см, разрешение 521x218 пикселов, энергопотребление — 450 мВт, масса — всего 8 г при угле обзора 165°.

Японская компания Sanyo Electric первой применила дисплей в мобильных телефонах. В настоящее время работы многих компаний мира направлены на создание OLED-дисплеев для телевизионной техники и компьютерных мониторов. Так, специалисты тайваньской компании Chi Mei создали опытный образец с размером диагонали 50 см. Впечатляют успехи компании Samsung, создавшей телевизионный экран с диагональю 100 см с максимальной яркостью 600 кд/м2 и контрастностью 500:1.

По данным консультативной компании DisplaySearch, уже в первом квартале 2007 года в мире было продано порядка 19 млн OLED-дисплеев, что в 1,5 раза больше по сравнению с аналогичным периодом 2006 года. Это и понятно — OLED-дисплеи много дешевле жидкокристаллических дисплеев в отношении применяемых материалов и используемых технологий. По ряду прогнозов и оценок, к 2010 году улучшение параметров OLED-дисплеев по сравнению с уровнем разработок 2007 года составит от 5 до 50 %.