摘要: 近年來，寬禁帶纖鋅礦半導體ZnO因其在藍光和紫外區光學器件中的應用而受到越來越多的關注，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光原理及應用。
關鍵詞： 量子點發光 量子點尺寸效應
近年來，寬禁帶半導體發光材料引起了人們的極大興趣量子物理的應用實例，因為這種材料在藍光和紫外發光晶閘管、半導體激光器和紫外光探測器等方面具有重要的應用價值。 此類器件在光學信息存儲、全彩顯示和紫外光檢測等方面有巨大的市場需求。 人們已經制備出III族胺、ZnSe等藍光材料，并用該材料制成高效藍光發射晶閘管。 和激光器，可實現全彩顯示。 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、多體關聯和非線性光學效應尤為顯著，因此在低維量子結構的研究中，需要給予自旋盡可能多的空間。 限制性、零維量子點結構的制備及其應用開發受到了各國科學家和企業家的高度重視。
1、半導體量子點的制備方法
高質量半導體量子點材料的制備是量子器件和電路應用的基礎。 如何實現形狀、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，仍然是材料科學家面臨的難題。 追求的目標和關注的熱點。
應變自組裝量子點結構生長技術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生量子點的方式。半導體外延生長工藝。 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，應變能繼續累積。 當達到一定的臨界層寬時，外延生長從二維平面生長轉變為三維島狀生長，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、無損傷等優點。 通過這些方式已經制備出了高質量的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簇或納米顆粒通過聚合物偶聯劑連接并沉積在基體材料上制備量子點低維材料的技術。 隨著量子線和量子點制備和應用的迫切需求，上述化學制備方法變得費時費力，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-無機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、重復性好等優點，并且選擇不同的偶聯劑可以組裝出不同對稱性的不同量子點前驅體粒子，因此可以制備了不同的量子點。 它的出現為批量制備高功率半導體量子元件和激光器提供了有效途徑，因此這些技術被認為是最有前途的制備量子點的方法之一。
2. II-VI族半導體量子點的發光原理及發光特性
2.1 發光原理
半導體量子點的發光原理（如圖1-1所示），當一束光照射在半導體材料上時，半導體材料吸收光子后，價帶中的電子躍遷到導帶，而導帶中的電子仍然可以然后跳回價帶發射光子，這也可以落入半導體材料的電子陷阱中。 當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。 回到導電膠帶。 因此，當半導體材料的電子陷阱較深時，其發光效率會顯著提高。
2.2 發光特性
由于量子尺度效應和介電限域效應的影響，半導體量子點表現出奇特的發光特性。 主要性能如下：（1）可以通過改變量子點的規格來調節半導體量子點的發光性能； （2）半導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)半導體量子點發光效率高。 半導體量子點的發光特性，不僅僅是量子點的三維量子限域效應，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，在量子點發光特性的研究上已經取得了很大的進展。
3、量子點材料的應用
鑒于量子點獨特的物理化學性質，科學家們在量子點材料的應用研究方面開展了大量的工作。 研究領域主要集中在納米電子學、光電子學、生命科學和量子估計領域。 下面介紹一下量子點在此類應用中的作用。
3.1 量子點激光器
利用量子線或量子點來設計和制造微結構激光器的新想法是由德國兩位年輕科學家于1982年提出的，但由于制備過程的困難而擱淺。 隨著技術的進步，到了20世紀90年代初，借助MBE和MOCVD技術，通過-(SK)生長In(Ga)As/GaAs自組裝量子點等零維半導體材料取得了突破性進展。 ） 模式。 生產的InAs量子點質量比較齊全、規格統一、密度高、發射率高量子物理的應用實例，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。 以量子點為活性區的紅外探測器理論上比量子阱紅外探測器具有更大的優勢。 這些優點包括：（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雜的光柵； (2)量子點離散態之間的間隔約為50meV-70meV，由于聲子困境效應，量子點離散態中電子的弛豫時間和阱能態較長，有利于制造具有高工作濕度的組件； (3)三維網格限制增加了熱發射和暗電壓； (4)探測器不需要冷卻，這將大大降低陣列成本和成像系統的規格和成本。 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，并取得了重大進展。
3.3 單一電子元件
電子元件是基于庫侖阻擋效應和單電子隧道效應的基本原理。 它是一種通過控制微隧道結系統中單個電子的隧道過程來實現特定功能的新型納米電子元件。
3.4 量子計算機
量子計算機是一種遵循量子熱定律進行高速物理和邏輯運算、存儲和處理量子信息的化學裝置。 當一個設備處理和評估量子信息并運行量子算法時，它就是一臺量子計算機。 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構造量子位以實現信息傳遞的方法。
此外，量子點在生物物理學、分子生物學、細胞生物學、基因組學、蛋白質組學、藥物篩選、生物大分子相互作用等方面具有巨大的應用前景。
結論我們相信，未來量子點技術的應用將會創造很多奇跡。 隨著量子點研究的深入，其在各個領域的應用前景將會越來越廣。
參考
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