摘要: 近年来，宽禁带纤锌矿半导体ZnO因其在蓝光和紫外区光学器件中的应用而受到越来越多的关注，成为紫外探测探测器、紫外探测探测器、紫外探测探测器等长波光学器件的最佳候选材料。激光晶闸管等。介绍了量子点材料的发光原理及应用。
关键词： 量子点发光 量子点尺寸效应
近年来，宽禁带半导体发光材料引起了人们的极大兴趣量子物理的应用实例，因为这种材料在蓝光和紫外发光晶闸管、半导体激光器和紫外光探测器等方面具有重要的应用价值。 此类器件在光学信息存储、全彩显示和紫外光检测等方面有巨大的市场需求。 人们已经制备出III族胺、ZnSe等蓝光材料，并用该材料制成高效蓝光发射晶闸管。 和激光器，可实现全彩显示。 量子点（QD）因其独特的光电特性而受到越来越多的关注，成为研究热点。
由于量子点的量子维度、量子隧道、库仑封锁、量子干涉、多体关联和非线性光学效应尤为显着，因此在低维量子结构的研究中，需要给予自旋尽可能多的空间。 限制性、零维量子点结构的制备及其应用开发受到了各国科学家和企业家的高度重视。
1、半导体量子点的制备方法
高质量半导体量子点材料的制备是量子器件和电路应用的基础。 如何实现形状、尺寸、面密度、体积密度和空间分布有序性无缺陷的量子点的可控生长，仍然是材料科学家面临的难题。 追求的目标和关注的热点。
应变自组装量子点结构生长技术是指由于衬底与外延层之间的晶格失配以及生长过程中表面和界面能的差异，通过外延层的岛状生长来产生量子点的方式。半导体外延生长工艺。 这些增长模式被称为SK增长模式。 外延过程的早期是二维平面生长，平面生长长度一般只有几个原子层厚，称为润湿层。 随着润湿层宽度减小，应变能继续累积。 当达到一定的临界层宽时，外延生长从二维平面生长转变为三维岛状生长，从而形成半径几十纳米、高度几纳米的层。 小岛，如果这些材料被带隙更宽的材料包围，它们就会形成量子点。 这些方式制备的量子点具有尺寸小、无损伤等优点。 通过这些方式已经制备出了高质量的GaN量子点激光器。
物理自组装量子点的制备方法是将形成量子点的团簇或纳米颗粒通过聚合物偶联剂连接并沉积在基体材料上制备量子点低维材料的技术。 随着量子线和量子点制备和应用的迫切需求，上述化学制备方法变得费时费力，尤其是批量制备。 物理自组装为平面彩色印刷纳米量子点和纳米有机-无机超晶格的制备提供了可能。 由于物理自组装量子点的制备具有量子点均匀有序、制备速度快、重复性好等优点，并且选择不同的偶联剂可以组装出不同对称性的不同量子点前驱体粒子，因此可以制备了不同的量子点。 它的出现为批量制备高功率半导体量子元件和激光器提供了有效途径，因此这些技术被认为是最有前途的制备量子点的方法之一。
2. II-VI族半导体量子点的发光原理及发光特性
2.1 发光原理
半导体量子点的发光原理（如图1-1所示），当一束光照射在半导体材料上时，半导体材料吸收光子后，价带中的电子跃迁到导带，而导带中的电子仍然可以然后跳回价带发射光子，这也可以落入半导体材料的电子陷阱中。 当电子落入深电子陷阱时，大部分电子以非辐射方式被猝灭，只有极少数电子以光子的形式跳回价带或吸收一定量后跳回的能量。 回到导电胶带。 因此，当半导体材料的电子陷阱较深时，其发光效率会显着提高。
2.2 发光特性
由于量子尺度效应和介电限域效应的影响，半导体量子点表现出奇特的发光特性。 主要性能如下：（1）可以通过改变量子点的规格来调节半导体量子点的发光性能； （2）半导体量子点具有较大的斯托克斯位移和窄且对称的荧光光谱峰（半高全宽仅为40nm）； (3)半导体量子点发光效率高。 半导体量子点的发光特性，不仅仅是量子点的三维量子限域效应，还需要考虑很多其他因素。 然而，人们通过大胆的尝试和努力，在量子点发光特性的研究上已经取得了很大的进展。
3、量子点材料的应用
鉴于量子点独特的物理化学性质，科学家们在量子点材料的应用研究方面开展了大量的工作。 研究领域主要集中在纳米电子学、光电子学、生命科学和量子估计领域。 下面介绍一下量子点在此类应用中的作用。
3.1 量子点激光器
利用量子线或量子点来设计和制造微结构激光器的新想法是由德国两位年轻科学家于1982年提出的，但由于制备过程的困难而搁浅。 随着技术的进步，到了20世纪90年代初，借助MBE和MOCVD技术，通过-(SK)生长In(Ga)As/GaAs自组装量子点等零维半导体材料取得了突破性进展。 ） 模式。 生产的InAs量子点质量比较齐全、规格统一、密度高、发射率高量子物理的应用实例，并于1994年制备出近红外波段的In(Ga)As/GaAs量子点激光器。
3.2 量子点红外探测器
基于半导体材料的红外探测器的研究仍然引起了人们的广泛兴趣。 以量子点为活性区的红外探测器理论上比量子阱红外探测器具有更大的优势。 这些优点包括：（1）量子点探测器可以探测垂直入射光，无需像量子阱探测器那样制作复杂的光栅； (2)量子点离散态之间的间隔约为50meV-70meV，由于声子困境效应，量子点离散态中电子的弛豫时间和阱能态较长，有利于制造具有高工作湿度的组件； (3)三维网格限制增加了热发射和暗电压； (4)探测器不需要冷却，这将大大降低阵列成本和成像系统的规格和成本。 因此，量子点探测器长期以来一直处于光电探测器研究的前沿，并取得了重大进展。
3.3 单一电子元件
电子元件是基于库仑阻挡效应和单电子隧道效应的基本原理。 它是一种通过控制微隧道结系统中单个电子的隧道过程来实现特定功能的新型纳米电子元件。
3.4 量子计算机
量子计算机是一种遵循量子热定律进行高速物理和逻辑运算、存储和处理量子信息的化学装置。 当一个设备处理和评估量子信息并运行量子算法时，它就是一台量子计算机。 1998年，Loss和Di描述了一种通过耦合单电子量子点上的载流子态构造量子位以实现信息传递的方法。
此外，量子点在生物物理学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、药物筛选、生物大分子相互作用等方面具有巨大的应用前景。
结论我们相信，未来量子点技术的应用将会创造很多奇迹。 随着量子点研究的深入，其在各个领域的应用前景将会越来越广。
参考
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