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胶体量子点与量子点的区别是什么?

返回列表 来源: 发布日期: 2021.11.15
量子点,也称为半导体纳米晶,是少量原子组成的、三个维度尺寸通常是1~100nm的零维纳米结构。在全部的量子点材料中,胶体量子点是最大的一类,采用化学合成的方法,使金属的有机或无机物形成量子点,分散于溶剂中。

量子点的制造方法可以大致分为三类:化学溶液生长法,外延生长法,电场约束法,这三类制造方法也分别对应了三种不同种类的量子点。

化学溶液生长法
1993年,麻省理工学院Bawendi教授领导的科研小组第一次在有机溶液中合成出了大小均一的量子点。他们将三种氧族元素(硫、硒、碲)溶解在三正辛基氧膦中,而后在200到300摄氏度的有机溶液中与二甲基镉反应,生成相应的量子点材料(硫化镉,硒化镉,碲化镉)。之后人们在此种方法的基础上发明出了许多合成胶状量子点的方法。大部分半导体材料都可以用化学溶液生长的方法合成出相应的量子点。

胶状量子点具有制作成本低,产率大,发光效率高(尤其是在可见光和紫外光波段)等优点。但缺点是电导率极低。由于在生产过程中在量子点表面产生有机配体,抵消量子点之间的范德瓦耳斯吸引力,以维持其在溶液中的稳定性。但这层有机配体极大的阻碍了电荷在量子点之间的传输。这点大大降低了奈米微晶在太阳电池和其它的元件上的应用。科学家们曾尝试用各种方法提高电荷在这种材料中的传导率。有代表性的是2003年芝加哥大学的Guyot-Sionnest教授用较短链的氨基物取代原有的长链的有机配体,将量子点间距缩小,并用电化学的方法将电子大量注入量子点内,将电导率提高到了0.01S/cm。胶体量子点的优点是:量子点尺寸可以精确调控,平均尺寸分布大约在5%~10%范围内,量子点组分易于控制,可以获得高密度的量子点阵列,制备价格低廉等。


外延生长法
外延生长法是指在一种衬底材料上长出新的结晶,如果结晶足够小,就会形成量子点。根据生长机理的不同,该方法又可以细分成化学气相沉积法和分子束外延法。

这种方法生长出的量子点长在另一种半导体上,很容易与传统半导体器件结合。另外由于没有有机配体,外延量子点的电荷传输效率比胶体量子点高,并且能级也比胶体量子点更容易调控。同时,也具有表面的缺陷少等优点。然而,由于化学气相沉积和分子束外延都需要高真空或超高真空,因此相比于胶体量子点,外延量子点的成本较高。

电场约束法

电场约束法是指,完全利用调控金属电极的电势使半导体内的能级发生扭曲,形成对载流子的约束。由于量子点所需尺寸在纳米级别,因此金属电极需要用电子束曝光的方法制作。成本最高,产率也最低。但用这种方法制作出的量子点,可以简单通过调控门电压控制其能级,载流子的数量和自旋等。由于极高的可控性,这种量子点也最适合于用作量子计算。


在全部的量子点材料中,胶体量子点是最大的一类,采用化学合成的方法,使金属的有机或无机物形成量子点,分散于溶剂中。星烁量子点为胶体量子点,具有发射光谱半峰宽小、 发光效率高、性能稳定等优点,应用范围广泛等显著优势。

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