Tang'ın ekibinin bulduğu çözüm, kızılötesi ışığın algılanma biçimiyle başlıyor.
Seçici Kuantum Noktaları
Kızılötesi dedektörlerde yaygın olarak kullanılan yığın yarı iletkenler sürekli enerji bantlarına sahiptir. Bu, kızılötesi spektrumun geniş ve farklılaşmamış bir kısmını emdikleri anlamına gelir ve hangi spesifik dalga boyunun geldiğine dair fazla bilgi korumaz. Çinli ekibin cihazları için seçtiği cıva tellür koloidal kuantum noktaları ise farklı davranır. Yaklaşık 4 nanometre çapındaki küçük boyutları nedeniyle, kuantum hapsi enerji seviyelerini sürekli bir blok yerine ayrık basamaklara böler. Farklı kızılötesi dalga boylarındaki ve yoğunluklarındaki fotonlar, tek bir sinyalin az ya da çok üretilmesi yerine, kuantum noktası içindeki ayrık enerji seviyeleri arasında bir elektronu hareket ettirerek farklı elektronik geçişleri uyarır.
Ekibin test ettiği en uzun dalga boyu olan yaklaşık 2 mikrometrede, gelen fotonlar bir elektronu kuantum noktasının temel bant aralığı boyunca hareket ettirmeye yetecek kadar enerjiye sahiptir. Bu, kuantum noktası etrafında hareket eden negatif yüklü elektronlar veya pozitif yüklü boşluklar olmak üzere az sayıda yük taşıyıcısı üretir.
Daha kısa kızılötesi dalga boylarında, fotonlar parçacık başına daha fazla enerji taşır ve kuantum noktası içindeki ek, daha yüksek enerjili elektronik geçişlere erişebilir. Bazı durumlarda, bir taşıyıcıdaki fazla enerji, foton başına birden fazla elektron-boşluk çiftini serbest bırakmaya yetebilir. Bu süreçler, yük taşıyıcıları üretmek için ek kanallar açar. Bunun etkisi, daha kısa kızılötesi dalga boylarının ve daha yoğun kızılötesi ışığın, kuantum noktası katmanından cihazın OLED tarafına doğru daha fazla pozitif yüklü boşluk itmesidir.
Ancak dedektörden kızılötesi ışığın dalga boyuna ve yoğunluğuna bağlı olarak değişken sayıda boşluk elde etmek sorunun sadece yarısıydı. Diğer yarısı ise bu sinyali diğer tarafta renkli bir görüntüye dönüştürmekti.
Bariyer
Ekip bunu, OLED'i üst üste istiflenmiş iki ayrı ışıma katmanıyla inşa ederek başardı. Boşlukların girdiği yere daha yakın olan bir katman, kırmızı ışıma yapan bir fosforla katkılandı. Daha uzakta konumlandırılan diğer katman ise camgöbeği ışığı yayan fosforla katkılandı. Tam renkli görüşü mümkün kılan temel bileşen, bu iki katman arasında yaklaşık 0,82 elektron voltluk bir enerji bariyeriydi.
