科研試劑 下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料量子點(diǎn)ZnS

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量子點(diǎn)就是在空間三個(gè)維度上都有量子限域效應(yīng)的半導(dǎo)體晶體。從組成上看，量子點(diǎn)就是半導(dǎo)體，比如磷化銦、氮化鎵、硒化鎘、硫化鉛等。從尺寸上看，量子點(diǎn)其實(shí)就是把體相半導(dǎo)體做小，小到其激子的波爾半徑大小附近，這樣就會(huì)引起量子限域效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的激子波爾半徑一般為幾個(gè)納米，因此量子點(diǎn)通常也可以叫做半導(dǎo)體納米晶體。

科研試劑 下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料量子點(diǎn)ZnS

體相半導(dǎo)體的能級(jí)結(jié)構(gòu)很簡單，如果從電子勢(shì)能圖上看，上面有一系列連續(xù)的能級(jí)（導(dǎo)帶），下面也有一些列連續(xù)的能級(jí)（價(jià)帶），然后中間有一個(gè)區(qū)域沒有能級(jí)（帶隙）。在量子點(diǎn)中，由于量子限域效應(yīng)的作用，這些能級(jí)的位置都會(huì)發(fā)生一些變化。導(dǎo)帶會(huì)向上移，價(jià)帶會(huì)向下移，原來連續(xù)的能級(jí)也會(huì)變得分立。這些變化的結(jié)果就是量子點(diǎn)的帶隙會(huì)比體相半導(dǎo)體大，并且對(duì)不同能量的光子的吸收有選擇性。比如體相閃鋅礦硒化鎘的能隙為1.7eV（730nm）左右，屬于近紅外。如果將硒化鎘做成量子點(diǎn)，它的能隙就會(huì)變大，移到可見光區(qū)域（450~650nm），因此使用硒化鎘一種材料，我們就能得到發(fā)光顏色大范圍的調(diào)整。這是量子點(diǎn)優(yōu)于體相半導(dǎo)體的其中一點(diǎn)。

量子點(diǎn)是一個(gè)晶體，那么晶體肯定有可能出現(xiàn)晶格缺陷。與體相半導(dǎo)體一樣，晶格缺陷的來源有兩方面：內(nèi)部和外部。內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的原因其實(shí)就是結(jié)晶性不好，出現(xiàn)層錯(cuò)、孿晶或者位點(diǎn)缺失等。外部缺陷的來源主要是表面原子懸鍵。晶體中的原子都是有固定的配位數(shù)，但是表面的原子的配位數(shù)肯定不夠，這些原本應(yīng)該有配位原子的地方就會(huì)帶來一個(gè)懸鍵。上面所提到的能級(jí)結(jié)構(gòu)是以具有結(jié)晶性的晶體計(jì)算出來的，但是缺陷的存在就會(huì)破壞晶體原子的性，那么也會(huì)額外產(chǎn)生一些能級(jí)。這些能級(jí)我們稱作缺陷能級(jí)。缺陷能級(jí)的位置不一定在帶隙內(nèi)，可能出現(xiàn)在導(dǎo)帶內(nèi)部也可能出現(xiàn)在價(jià)帶內(nèi)部。在體相半導(dǎo)體中，表面缺陷帶來的副作用遠(yuǎn)不如內(nèi)部缺陷，這是因?yàn)楸砻嬖诱颊麄€(gè)個(gè)晶體中原子的比例很小。比表面積會(huì)隨著尺寸的減小而急劇增大，尤其對(duì)于幾個(gè)納米的晶體，表面原子占整個(gè)晶體原子的比例可達(dá)20%以上。這就導(dǎo)致在量子點(diǎn)中，表面缺陷的作用變得。此外，由于量子限域效應(yīng)，量子點(diǎn)的激子的波函數(shù)并不全在量子點(diǎn)內(nèi)部，而是會(huì)有一部分離域出表面，這就進(jìn)一步加劇了表面缺陷的作用。這兩方面的原因使得在量子點(diǎn)中，表面缺陷的影響甚至了內(nèi)部缺陷。
 

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