量子点的基本介绍

量子点(英文:Quantum Dot)是在三个空间方向上束缚导带电子、价带空穴和激子的半导体纳米结构。量子点和电子的运动被限制在三维空间中，因此它们有时被称为“人造原子”、“超晶格”、“超级原子”或“量子点原子”，这是20世纪90年代提出的新概念。量子点是在三个空间方向上束缚导带电子、价带空穴和激子的半导体纳米结构。这种限制可以归因于静电势(由外部电极、掺杂、应变和杂质引起)、两种不同半导体材料之间的界面(例如，在自组装量子点中)、半导体的表面(例如，半导体纳米晶体)，或者以上三者的组合。量子点有独立的量子化能谱。对应的波函数位于空间中的量子点内，但在几个晶格周期内延伸。量子点具有少量(1-100)的电子、空穴或空穴电子对，即其携带的电量是基本电荷的整数倍。

量子点又称纳米晶，是由II-VI族或II-VI-V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般在1 ~ 10nm之间。由于电子和空穴被量子限制，连续的能带结构变成了具有分子特征的离散能级结构，被激发后可以发出荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池、发光器件、光学生物标记等领域有着广泛的应用前景。科学家们发明了许多不同的方法来制作量子点，预计这种纳米材料将在21世纪的纳米电子学中具有巨大的应用潜力。

小量子点，比如胶体半导体纳米晶，可以小到2到10纳米，相当于10到50个原子的直径。一个量子点体积可以包含100到100，000个这样的原子。自组装量子点的典型尺寸在10到50纳米之间。在半导体异质结中光刻栅电极或刻蚀二维电子气形成的量子点的横向尺寸可以超过100 nm。300万个尺寸为10纳米的量子点首尾相连排列，可以达到人类拇指的宽度。