کوانتوم دات (Quantum Dot Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
کوانتوم دات (Quantum Dot Sensor) :
کوانتوم دات (QD) نانوبلورهای نیمه هادی با اندازه های ۲ تا ۱۰ نانومتر هستند که خواص نوری و الکترونیکی منحصر به فردی دارند. این خواص به دلیل اثر محصورشدگی کوانتومی (quantum confinement) است: با تغییر اندازه ذره، شکاف باند (و در نتیجه طول موج جذب و گسیل نور) تغییر می کند. سنسورهای مبتنی بر کوانتوم دات از این خاصیت برای تشخیص نور با طول موج های مختلف و یا برای افزایش کارایی سلول های خورشیدی استفاده می کنند.
در سنسورهای تصویر، کوانتوم دات ها می توانند جایگزین فیلترهای رنگی سنتی (فیلترهای بایر - Bayer filters) شوند. در این فناوری، لایه ای از کوانتوم دات ها با اندازه های مختلف (که هر کدام به یک رنگ خاص حساس هستند) روی آرایه فتودیود قرار می گیرد. به این ترتیب، هر پیکسل می تواند به طور مستقیم رنگ را تشخیص دهد (بدون افت نور ن ناشی از فیلتر) و حساسیت نوری افزایش می یابد. این فناوری "QDIS" (Quantum Dot Image Sensor) نام دارد و توسط شرکت هایی مانند InVisage توسعه یافته است.
همچنین کوانتوم دات ها در سنسورهای فروسرخ (SWIR) کاربرد دارند. با تنظیم اندازه کوانتوم دات ها، می توان آنها را به طول موج های فروسرخ حساس کرد که برای تصویربرداری در تاریکی و کاربردهای خاص مفید است. از دیگر کاربردها می توان به سنسورهای زیستی (بیوسنسورها) اشاره کرد، جایی که کوانتوم دات ها به عنوان برچسب های فلورسنت برای ردیابی مولکول ها استفاده می شوند.
مزایا:
تنظیم پذیری طول موج جذب و گسیل با تغییر اندازه.
بازده کوانتومی بالا.
پایداری نوری خوب.
قابلیت ساخت به صورت محلول (حل پذیری) و چاپ روی سطوح.
معایب:
سمیت بالقوه برخی مواد (مانند کادمیوم).
تکنولوژی ساخت نسبتا جدید و هزینه بر.
حساسیت به دما و رطوبت.
\[ E_g (eV) \approx \frac{1}{d^2} \quad \text{(رابطه تقریبی برای اندازه d)} \]کاربردها: نسل آینده سنسورهای تصویر در دوربین ها، سلول های خورشیدی با بازده بالا، دیودهای نورگسیل (QLED)، بیوسنسورها و حسگرهای شیمیایی، و آشکارسازهای فروسرخ.
