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目录量子点概述量子点材料的应用量子点研究现状量子点概述量子点(QuantumDot，QD)是准零维的材料，又可称为纳米晶，一般是由II－VI族（如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe）或III－V族（如GaN、InAs）元素组成的半导体纳米颗粒，也可以是两种以上元素组成的混合纳米晶，尺寸大约在2-10nm。由于材料在三维空间被限制到极小的临界尺寸，看起来像一个点，故称之为量子点。由于量子点三个维度的尺寸都很小，材料具有显著的量子效应，结构和性质也随之发生从宏观到微观的转变。量子点材料主要有以下特征：量子限域效应、表面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应、库伦阻塞效应由于对量子点的光学性质影响较大的是量子限域效应和表面效应，故作简要介绍。量子限域效应当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级，且粒子尺寸越小，能级间距越大。表面效应量子点极大的比表面积导致表面原子周围缺少相邻的原子，从而产生大量缺陷能级，一般在半导体带隙之间。量子限域效应示意图量子点特殊的能带结构决定了其特殊的光学性质。量子限域效应导致量子点中易形成较长寿命的激子态，而激子复合发光光谱线宽很窄，单色性好。表面效应产生的缺陷能级比激子态更易捕获电子并发光，但单色性较差，故在制作量子点发光元件时应尽量消除。量子点材料的应用由于量子点具有独特的电子和发光性质，如激发光谱宽且连续，发射光谱窄且对称，荧光波长可通过改变量子点大小或成分进行调节，量子产率较高，斯托克斯位移较大等性质，在发光二极管、生物标记和激光等领域已成为大家关注的焦点。下面对量子点在发光二极管方面的应用做简要介绍。量子点发光二极管（QD-LED）主要采用空穴传输层、发光层和电子传输层的三明治结构，其中发光层即为量子点涂层。通过正向偏压，使电子和空穴汇集于发光层并形成激子，激子复合导致发光。不同的色光可调配出其他多种色光。量子点发光二极管比之有机发光二极管（OLED），稳定性更好，寿命更长，已成为现今的研究热点。量子点研究现状量子点在近二十年来发展迅速，并且吸引越来越多研究人员的关注。它显示出独特的尺寸、形貌可调的物理和化学性质，进而在发光二极管、生物荧光标记、诊断学、激光和太阳能电池等方面具有重要的潜在应用。而控制并合成出结构、尺寸和形貌可调的半导体纳米晶是这些潜在应用的基础。这方面的研究主要集中在Cd基和Pb基半导体纳米晶上。而由于制备过程所需原料以及材料自身的毒性，大大限制其应用前景。为了减少对环境的污染，I-III-VI2族半导体纳米晶引起人们更多的关注，因为这些半导体中可以排除有毒的A类元素（例如Cd、Pb和Hg）和B类元素（例如As）。I-III-VI族黄铜矿结构半导体纳米晶因为具有低毒和高的转换效率等特性被认为是最有前途的光电池材料。近年来，许多的研究小组开展了对I-III-VI族三元半导体纳米晶的合成与研究，通过固相合成、单源先驱分解、热注射、热解酸法以及溶剂热的方法已经获得了较高质量的I-III-VI三元半导体纳米晶。