摘要: 近年來，寬禁帶纖鋅礦半導(dǎo)體ZnO因其在藍(lán)光和紫外區(qū)光學(xué)器件中的應(yīng)用而受到越來越多的關(guān)注，成為紫外探測探測器、紫外探測探測器、紫外探測探測器等長波光學(xué)器件的最佳候選材料。激光晶閘管等。介紹了量子點材料的發(fā)光原理及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 量子點發(fā)光 量子點尺寸效應(yīng)
近年來，寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光材料引起了人們的極大興趣量子物理的應(yīng)用實例，因為這種材料在藍(lán)光和紫外發(fā)光晶閘管、半導(dǎo)體激光器和紫外光探測器等方面具有重要的應(yīng)用價值。 此類器件在光學(xué)信息存儲、全彩顯示和紫外光檢測等方面有巨大的市場需求。 人們已經(jīng)制備出III族胺、ZnSe等藍(lán)光材料，并用該材料制成高效藍(lán)光發(fā)射晶閘管。 和激光器，可實現(xiàn)全彩顯示。 量子點（QD）因其獨特的光電特性而受到越來越多的關(guān)注，成為研究熱點。
由于量子點的量子維度、量子隧道、庫侖封鎖、量子干涉、多體關(guān)聯(lián)和非線性光學(xué)效應(yīng)尤為顯著，因此在低維量子結(jié)構(gòu)的研究中，需要給予自旋盡可能多的空間。 限制性、零維量子點結(jié)構(gòu)的制備及其應(yīng)用開發(fā)受到了各國科學(xué)家和企業(yè)家的高度重視。
1、半導(dǎo)體量子點的制備方法
高質(zhì)量半導(dǎo)體量子點材料的制備是量子器件和電路應(yīng)用的基礎(chǔ)。 如何實現(xiàn)形狀、尺寸、面密度、體積密度和空間分布有序性無缺陷的量子點的可控生長，仍然是材料科學(xué)家面臨的難題。 追求的目標(biāo)和關(guān)注的熱點。
應(yīng)變自組裝量子點結(jié)構(gòu)生長技術(shù)是指由于襯底與外延層之間的晶格失配以及生長過程中表面和界面能的差異，通過外延層的島狀生長來產(chǎn)生量子點的方式。半導(dǎo)體外延生長工藝。 這些增長模式被稱為SK增長模式。 外延過程的早期是二維平面生長，平面生長長度一般只有幾個原子層厚，稱為潤濕層。 隨著潤濕層寬度減小，應(yīng)變能繼續(xù)累積。 當(dāng)達(dá)到一定的臨界層寬時，外延生長從二維平面生長轉(zhuǎn)變?yōu)槿S島狀生長，從而形成半徑幾十納米、高度幾納米的層。 小島，如果這些材料被帶隙更寬的材料包圍，它們就會形成量子點。 這些方式制備的量子點具有尺寸小、無損傷等優(yōu)點。 通過這些方式已經(jīng)制備出了高質(zhì)量的GaN量子點激光器。
物理自組裝量子點的制備方法是將形成量子點的團(tuán)簇或納米顆粒通過聚合物偶聯(lián)劑連接并沉積在基體材料上制備量子點低維材料的技術(shù)。 隨著量子線和量子點制備和應(yīng)用的迫切需求，上述化學(xué)制備方法變得費(fèi)時費(fèi)力，尤其是批量制備。 物理自組裝為平面彩色印刷納米量子點和納米有機(jī)-無機(jī)超晶格的制備提供了可能。 由于物理自組裝量子點的制備具有量子點均勻有序、制備速度快、重復(fù)性好等優(yōu)點，并且選擇不同的偶聯(lián)劑可以組裝出不同對稱性的不同量子點前驅(qū)體粒子，因此可以制備了不同的量子點。 它的出現(xiàn)為批量制備高功率半導(dǎo)體量子元件和激光器提供了有效途徑，因此這些技術(shù)被認(rèn)為是最有前途的制備量子點的方法之一。
2. II-VI族半導(dǎo)體量子點的發(fā)光原理及發(fā)光特性
2.1 發(fā)光原理
半導(dǎo)體量子點的發(fā)光原理（如圖1-1所示），當(dāng)一束光照射在半導(dǎo)體材料上時，半導(dǎo)體材料吸收光子后，價帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而導(dǎo)帶中的電子仍然可以然后跳回價帶發(fā)射光子，這也可以落入半導(dǎo)體材料的電子陷阱中。 當(dāng)電子落入深電子陷阱時，大部分電子以非輻射方式被猝滅，只有極少數(shù)電子以光子的形式跳回價帶或吸收一定量后跳回的能量。 回到導(dǎo)電膠帶。 因此，當(dāng)半導(dǎo)體材料的電子陷阱較深時，其發(fā)光效率會顯著提高。
2.2 發(fā)光特性
由于量子尺度效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響，半導(dǎo)體量子點表現(xiàn)出奇特的發(fā)光特性。 主要性能如下：（1）可以通過改變量子點的規(guī)格來調(diào)節(jié)半導(dǎo)體量子點的發(fā)光性能； （2）半導(dǎo)體量子點具有較大的斯托克斯位移和窄且對稱的熒光光譜峰（半高全寬僅為40nm）； (3)半導(dǎo)體量子點發(fā)光效率高。 半導(dǎo)體量子點的發(fā)光特性，不僅僅是量子點的三維量子限域效應(yīng)，還需要考慮很多其他因素。 然而，人們通過大膽的嘗試和努力，在量子點發(fā)光特性的研究上已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。
3、量子點材料的應(yīng)用
鑒于量子點獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，科學(xué)家們在量子點材料的應(yīng)用研究方面開展了大量的工作。 研究領(lǐng)域主要集中在納米電子學(xué)、光電子學(xué)、生命科學(xué)和量子估計領(lǐng)域。 下面介紹一下量子點在此類應(yīng)用中的作用。
3.1 量子點激光器
利用量子線或量子點來設(shè)計和制造微結(jié)構(gòu)激光器的新想法是由德國兩位年輕科學(xué)家于1982年提出的，但由于制備過程的困難而擱淺。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，到了20世紀(jì)90年代初，借助MBE和MOCVD技術(shù)，通過-(SK)生長In(Ga)As/GaAs自組裝量子點等零維半導(dǎo)體材料取得了突破性進(jìn)展。 ） 模式。 生產(chǎn)的InAs量子點質(zhì)量比較齊全、規(guī)格統(tǒng)一、密度高、發(fā)射率高量子物理的應(yīng)用實例，并于1994年制備出近紅外波段的In(Ga)As/GaAs量子點激光器。
3.2 量子點紅外探測器
基于半導(dǎo)體材料的紅外探測器的研究仍然引起了人們的廣泛興趣。 以量子點為活性區(qū)的紅外探測器理論上比量子阱紅外探測器具有更大的優(yōu)勢。 這些優(yōu)點包括：（1）量子點探測器可以探測垂直入射光，無需像量子阱探測器那樣制作復(fù)雜的光柵； (2)量子點離散態(tài)之間的間隔約為50meV-70meV，由于聲子困境效應(yīng)，量子點離散態(tài)中電子的弛豫時間和阱能態(tài)較長，有利于制造具有高工作濕度的組件； (3)三維網(wǎng)格限制增加了熱發(fā)射和暗電壓； (4)探測器不需要冷卻，這將大大降低陣列成本和成像系統(tǒng)的規(guī)格和成本。 因此，量子點探測器長期以來一直處于光電探測器研究的前沿，并取得了重大進(jìn)展。
3.3 單一電子元件
電子元件是基于庫侖阻擋效應(yīng)和單電子隧道效應(yīng)的基本原理。 它是一種通過控制微隧道結(jié)系統(tǒng)中單個電子的隧道過程來實現(xiàn)特定功能的新型納米電子元件。
3.4 量子計算機(jī)
量子計算機(jī)是一種遵循量子熱定律進(jìn)行高速物理和邏輯運(yùn)算、存儲和處理量子信息的化學(xué)裝置。 當(dāng)一個設(shè)備處理和評估量子信息并運(yùn)行量子算法時，它就是一臺量子計算機(jī)。 1998年，Loss和Di描述了一種通過耦合單電子量子點上的載流子態(tài)構(gòu)造量子位以實現(xiàn)信息傳遞的方法。
此外，量子點在生物物理學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物篩選、生物大分子相互作用等方面具有巨大的應(yīng)用前景。
結(jié)論我們相信，未來量子點技術(shù)的應(yīng)用將會創(chuàng)造很多奇跡。 隨著量子點研究的深入，其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用前景將會越來越廣。
參考
[1] HongS，T，H，ChenY，KoH，YaoT，等。 班達(dá)塔ZnO/GaN(0001)[J].
[2] DA、、A、G、B、Y 等。 高/-[J].科學(xué), 2000, 15(4): 390-394.
[3] R, IP 和 N. 氣體摻雜 ZnTe/Cd1 [J]. J.瓦克。 科學(xué)B，1999，17（3）：1147-1150。
[4]R.[J]． 副詞。 物理學(xué)，1964，13（7）：429-434。