量子点ppt
合集下载
量子点 课件
量子点课件量子点是一种微观领域中非常有趣和有潜力的材料。
它们是纳米尺度下的半导体结构，具有特殊的电子能级结构和光学性质。
量子点的研究和应用领域非常广泛，涉及到光电子学、生物医学、能源等多个领域。
首先，让我们来了解一下量子点的基本概念和性质。
量子点是由几十个到几百个原子组成的纳米结构，其尺寸通常在1到10纳米之间。
由于尺寸的限制，量子点的电子能级会发生量子限制效应，导致其光学和电学性质与宏观材料有很大的不同。
量子点的尺寸越小，其能级间隔越大，能级间的跃迁所对应的光谱也越宽。
这使得量子点在光电子学中具有很大的潜力，例如用于光电转换、发光二极管等。
其次，量子点还具有很强的荧光性质。
当量子点受到光的激发时，电子会从基态跃迁到激发态，然后再通过辐射跃迁回到基态，释放出特定波长的光。
由于量子点的能级结构和尺寸可以调控，因此可以通过改变量子点的尺寸和组成来调节其发光波长。
这种特性使得量子点在生物医学中有很大的应用潜力，例如用于生物标记、荧光成像等。
除了光学性质外，量子点还具有很强的电学性质。
由于量子点的尺寸小，其表面积相对较大，因此可以提供更多的活性位点，有利于电子传输。
这使得量子点在太阳能电池、电化学催化等领域具有广阔的应用前景。
例如，将量子点作为太阳能电池的吸光层，可以提高光电转换效率；将量子点作为电化学催化剂，可以促进氢气产生反应等。
此外，量子点还可以通过掺杂或合金化来改变其性质。
通过掺杂不同的原子或合金化，可以调节量子点的能带结构和能级分布，从而实现对其光学和电学性质的调控。
这种调控性使得量子点在材料科学中具有很大的潜力，例如用于制备高效的光电子器件、催化剂等。
总结起来，量子点是一种非常有趣和有潜力的材料，具有特殊的电子能级结构和光学性质。
其在光电子学、生物医学、能源等领域有广泛的应用前景。
通过调节量子点的尺寸、组成和结构，可以实现对其性质的精确调控。
随着对量子点的深入研究和理解，相信它们将会在未来的科技领域发挥越来越重要的作用。
量子点荧光PPT课件
第6页/共11页
荧光碳点的应用
第7页/共11页
荧光碳点的应用
第8页/共11页
荧光碳点的应用
第9页/共11页
第10页/共11页
谢谢您的观看！
第11页/共11页
第4页/共11页
碳点等量子点材料荧光产生机理
量子点可以通过尺寸大小调节它的能带结构,使受激发出的光 刚好在可见光范围内,当然被制备量子点的材料,很多本身就具 有荧光性质,做成量子点只是要调节下发光效率和谱频位置而 已。量子点可以把电子锁定在一个非常微小的三维空间内， 当有一束光照射上去的时候电子会受到激发跳跃到更高的能 级。当这些电子回到原来较低的能级的时候，会发射出波长 一定的光束，即有荧光。
第5页/共11页
影响荧光效率的主Байду номын сангаас因素
1）分子结构的影响： 共轭体系越大，荧光效率越高；分子的刚性平面结构利于 荧光的产生；给电子取代基可使荧光增强，吸电子取代基 使荧光减弱；重原子效应使荧光减弱。
2）环境因素的影响： 溶剂的极性越强，荧光强度越大；对于大多数荧光物质， 升高温度会使非辐射跃迁引起的荧光的效率降低；表面活 性剂的存在会使荧光效率增强；顺磁性物质如溶液中溶解 氧的存在会使荧光效率降低。 此外，可通过表面修饰来填补量子点表面的缺陷，从而 提高荧光量子产率.
第2页/共11页
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。
第3页/共11页
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。表面效应产生 的缺陷能级比激子态更易捕获电子并发光。
主要内容
荧光碳点的应用
第7页/共11页
荧光碳点的应用
第8页/共11页
荧光碳点的应用
第9页/共11页
第10页/共11页
谢谢您的观看！
第11页/共11页
第4页/共11页
碳点等量子点材料荧光产生机理
量子点可以通过尺寸大小调节它的能带结构,使受激发出的光 刚好在可见光范围内,当然被制备量子点的材料,很多本身就具 有荧光性质,做成量子点只是要调节下发光效率和谱频位置而 已。量子点可以把电子锁定在一个非常微小的三维空间内， 当有一束光照射上去的时候电子会受到激发跳跃到更高的能 级。当这些电子回到原来较低的能级的时候，会发射出波长 一定的光束，即有荧光。
第5页/共11页
影响荧光效率的主Байду номын сангаас因素
1）分子结构的影响： 共轭体系越大，荧光效率越高；分子的刚性平面结构利于 荧光的产生；给电子取代基可使荧光增强，吸电子取代基 使荧光减弱；重原子效应使荧光减弱。
2）环境因素的影响： 溶剂的极性越强，荧光强度越大；对于大多数荧光物质， 升高温度会使非辐射跃迁引起的荧光的效率降低；表面活 性剂的存在会使荧光效率增强；顺磁性物质如溶液中溶解 氧的存在会使荧光效率降低。 此外，可通过表面修饰来填补量子点表面的缺陷，从而 提高荧光量子产率.
第2页/共11页
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。
第3页/共11页
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。表面效应产生 的缺陷能级比激子态更易捕获电子并发光。
主要内容
量子点激光器课件
量子点激光器的可靠性主要涉及到其寿命和故障率。由 于量子点材料的缺陷和杂质，以及激光器运行过程中产 生的热量和光子辐射等效应，会导致激光器的性能逐渐 下降，甚至发生故障。因此，需要研发具有高稳定性和 可靠性的量子点材料，并优化激光器设计，降低其故障率。
量子点激光器的可扩展性及集成问题
可扩展性
量子点激光器的可扩展性是其未来发展的关键问题之 一。目前，量子点激光器的尺寸和功率都相对较小， 难以满足大规模、高功率的应用需求。因此，需要研 发具有更大尺寸和更高功率的量子点激光器，并实现 其可扩展性。
生物医学成像
基于量子点激光器的生物医学成像技术
量子点激光器可以作为激发源，用于荧光探针标记，实现高分辨率、高灵敏度的 生物医学成像。
量子点激光器在光学分子成像中的应用
量子点激光器可以提供稳定、高效的激发光源，有助于推动光学分子成像技术的 发展。
光谱学与传感
基于量子点激光器的光谱学研究
量子点激光器具有宽光谱范围和窄线宽特性，可用于光谱学研究，如高分辨率 光谱测量和量子频率转换等。
05
量子点激光器面临的挑战 与未来发展方向
量子点激光器的稳定性与可靠性问题
稳定性问题
量子点激光器的稳定性主要受到温度、湿度、压力等环 境因素的影响，这些因素会导致量子点尺寸的变化，进 而影响激光器的性能。为了提高量子点激光器的稳定性， 需要采取恒温、恒湿、真空封装等措施来控制环境因素 的变化。
可靠性问题
量子点激光器课件
• 量子点激光器概述 • 量子点激光器的种类和特点 • 量子点激光器的应用领域 • 量子点激光器的研究进展 • 量子点激光器面临的挑战与未来发展方向 • 量子点激光器实验技术介绍
01
量子点激光器概述
量子点激光器的可扩展性及集成问题
可扩展性
量子点激光器的可扩展性是其未来发展的关键问题之 一。目前，量子点激光器的尺寸和功率都相对较小， 难以满足大规模、高功率的应用需求。因此，需要研 发具有更大尺寸和更高功率的量子点激光器，并实现 其可扩展性。
生物医学成像
基于量子点激光器的生物医学成像技术
量子点激光器可以作为激发源，用于荧光探针标记，实现高分辨率、高灵敏度的 生物医学成像。
量子点激光器在光学分子成像中的应用
量子点激光器可以提供稳定、高效的激发光源，有助于推动光学分子成像技术的 发展。
光谱学与传感
基于量子点激光器的光谱学研究
量子点激光器具有宽光谱范围和窄线宽特性，可用于光谱学研究，如高分辨率 光谱测量和量子频率转换等。
05
量子点激光器面临的挑战 与未来发展方向
量子点激光器的稳定性与可靠性问题
稳定性问题
量子点激光器的稳定性主要受到温度、湿度、压力等环 境因素的影响，这些因素会导致量子点尺寸的变化，进 而影响激光器的性能。为了提高量子点激光器的稳定性， 需要采取恒温、恒湿、真空封装等措施来控制环境因素 的变化。
可靠性问题
量子点激光器课件
• 量子点激光器概述 • 量子点激光器的种类和特点 • 量子点激光器的应用领域 • 量子点激光器的研究进展 • 量子点激光器面临的挑战与未来发展方向 • 量子点激光器实验技术介绍
01
量子点激光器概述
量子点技术 PPT
纯色OLED需要彩色过滤器才能产生，而QLED天生就能产生各种不同纯色，因此能效更高， 制造成本更低。在同等画质下，QLED的节能性有望达到OLED的2倍，发光率将提升30% 至40%。
量子点的应用一：量子点电视
1.由于量子点的鲜明特征是，既可使用单色光激发出多种不同颜色，也可以使用多种颜 色的光激发产生特定颜色的纯色荧光。
目
录
01
What is Quantum Dot ?
What is Quantum Dot ?
• Nanocrystals • 2-10 nm diameter • Semiconductors
What is in Quantum Dot ?
结构特点
因体积小，让内部电子在各方向上的运动受到限制，所以量子限域效应特别 显著，也让它能发出特定颜色的荧光。其发出的光线颜色由量子点的组成材 料和大小、形状所决定。由于发光波长范围极窄，颜色非常纯粹，所以画面 更加明亮。
当受到电或者光（诸如LED产生的光）的刺激后，量子点中的电子吸收了光 子的能量，从稳定的低能级跃迁到不稳定的高能级，而在稳定恢复时将能量 以特定波长的光子放出。
• 在1990~1993年之间，贝尔实验室发明了“金属有机配位溶剂-高温”技术，它以具有高毒性、非常不稳定 的二甲基镉作为镉源，在300℃左右高温下、在有机 配位溶剂中合成高质量的硒化镉。
What property does Quantum Dot have ?
• 表面效应
• 限域效应
• 尺寸效应
量子点QLED显示技术与众不同的特性，每当受到光或电的刺激，量子点便 会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，量子点 能够将 LED光源发出的蓝光完全转化为白光(传统YAG荧光体只能吸收一部 分)，这意味着在同样的亮度下，量子点QLED所需的蓝光更少，在电光转化 中需要的电力亦更少，有效降低背光系统的功耗总成。
量子点的应用一：量子点电视
1.由于量子点的鲜明特征是，既可使用单色光激发出多种不同颜色，也可以使用多种颜 色的光激发产生特定颜色的纯色荧光。
目
录
01
What is Quantum Dot ?
What is Quantum Dot ?
• Nanocrystals • 2-10 nm diameter • Semiconductors
What is in Quantum Dot ?
结构特点
因体积小，让内部电子在各方向上的运动受到限制，所以量子限域效应特别 显著，也让它能发出特定颜色的荧光。其发出的光线颜色由量子点的组成材 料和大小、形状所决定。由于发光波长范围极窄，颜色非常纯粹，所以画面 更加明亮。
当受到电或者光（诸如LED产生的光）的刺激后，量子点中的电子吸收了光 子的能量，从稳定的低能级跃迁到不稳定的高能级，而在稳定恢复时将能量 以特定波长的光子放出。
• 在1990~1993年之间，贝尔实验室发明了“金属有机配位溶剂-高温”技术，它以具有高毒性、非常不稳定 的二甲基镉作为镉源，在300℃左右高温下、在有机 配位溶剂中合成高质量的硒化镉。
What property does Quantum Dot have ?
• 表面效应
• 限域效应
• 尺寸效应
量子点QLED显示技术与众不同的特性，每当受到光或电的刺激，量子点便 会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，量子点 能够将 LED光源发出的蓝光完全转化为白光(传统YAG荧光体只能吸收一部 分)，这意味着在同样的亮度下，量子点QLED所需的蓝光更少，在电光转化 中需要的电力亦更少，有效降低背光系统的功耗总成。
量子点
半导体量子点材料的制备技术
可以看出用这种方法制 备量子点尺寸均匀、具 有严格的对称性。但是 用这种方法制备的量子 点受光刻水平的限制， 不可能刻蚀出更小的量 子点。于是人们利用高 分辨率聚焦电子、离子 束、X射线代替光束对材 料进行刻蚀，从而制备 出线宽更小的量子线和 量子点。利用这种方法 原则上可以制备最小特 征宽度为10nm左右的结 构。表1给出了这一技术
半导体量子点的主要性质
假设某时刻电子通过样品时只有两条路径,那麽由两个波函 数叠加得到的几率分布为：
当样品的尺寸远大于状态相干长度时,电子会遭受非弹性 散射,上式最后一项的平均值为零;如果样品尺寸与相位相干长 度同一量级,交叉项就会有一比值,由于通过不同路径时遇到杂 质的情况不同,所以此值随机变化. 如果在样品的两端放置两 个探头,理论上来说就能够测量到干涉结果,这就是量子干涉现 象. 所以在相位相干长度内,载流子所输运的电流不仅与其速
国内外所达到的水平”。 用光刻技术在Si衬底上制备GaAs量子点的示意图
半导体量子点材料的制备技术
国内外量子点细微加工水平
方法
国外
国内
X-ray光刻技术 最小线度80nm， 0.8～1.0μm 接触曝光 10nm
电子束光刻技 术
束斑直径 实现70nm图形，
Φ<1nm，采
一般为
用PMMA胶已 100～200nm
半导体量子点的主要性质
(a)半导体材料受限维 度变化的示意图;
(b)半导体材料受限维 度对电子态密度影 响的示意图。
（1）体相半导体； （2）量子阱；（3） 量子线；（4）量 子点。
半导体量子点的主要性质
对于纳米半导体颗粒（量子点），由于 三维限域作用，其载流子（电子、空穴）在 一个类似于准零维的量子球壳中运动，相应 的电子结构也从体相连续能带变成分裂的能 级。下图 是半导体材料从体相到量子点电子 结构变化示意图。三维限域作用导致电子和 空穴的动能增加, 使原来的能隙增大，从而使 光学吸收边蓝移。
量子点材料PPT课件
多重激子效应（Multiple Exciton Generation， 简称MEG）可通过一个光子能量产生多个激子或 电子空穴对，更加有效的利用太阳能
.
11
.
12
.
13
量子点的种类
C量子点 一元量子点
量子点
二元量子点
Si量子点 不含重金属的量子点（ZnO、SiO2)
含重金属的量子点（CdS、PbS等）
主要是将有机金属前驱体溶液注射进高温配体 溶液中，前驱体在高温条件下迅速热解并成核，接 着晶核缓慢生长为纳米晶（简称 TOP/TOPO 法）。
前驱体：二甲基镉 三辛基硒（碲、硫）磷
配体： 三辛基氧磷（TOPO）
注入
高温 （200-600℃）
CdTe量子点
.
20
有机合成量子点示意图
.
21
这种方法缺点巨大
量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度 比最常用的有机荧光材料“罗丹明6G”高20倍， 它的稳定性更是“罗丹明6G”的100倍以上。因此， 量子点可以对标记的物体进行长时间的观察，这 也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供的激发光谱和窄的发射光谱。使用 同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行 同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了 荧光标记在中的应用。此外，量子点具有窄而对 称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使 用时不容易出现光谱交叠。
量 子 点 制 备 通 常 分 为 top-down 和 bottom-up 两类，前者在晶体表面蚀刻而成， 有立足于组成器件的优势；后者来自于化学 制备，粒径和界面可由反应条件控制，界面 还可以连接不同的化学基团，易于自组织， 这种特点使它在生物体系标记方面大有所为 成为可能。
.
.
11
.
12
.
13
量子点的种类
C量子点 一元量子点
量子点
二元量子点
Si量子点 不含重金属的量子点（ZnO、SiO2)
含重金属的量子点（CdS、PbS等）
主要是将有机金属前驱体溶液注射进高温配体 溶液中，前驱体在高温条件下迅速热解并成核，接 着晶核缓慢生长为纳米晶（简称 TOP/TOPO 法）。
前驱体：二甲基镉 三辛基硒（碲、硫）磷
配体： 三辛基氧磷（TOPO）
注入
高温 （200-600℃）
CdTe量子点
.
20
有机合成量子点示意图
.
21
这种方法缺点巨大
量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度 比最常用的有机荧光材料“罗丹明6G”高20倍， 它的稳定性更是“罗丹明6G”的100倍以上。因此， 量子点可以对标记的物体进行长时间的观察，这 也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供的激发光谱和窄的发射光谱。使用 同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行 同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了 荧光标记在中的应用。此外，量子点具有窄而对 称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使 用时不容易出现光谱交叠。
量 子 点 制 备 通 常 分 为 top-down 和 bottom-up 两类，前者在晶体表面蚀刻而成， 有立足于组成器件的优势；后者来自于化学 制备，粒径和界面可由反应条件控制，界面 还可以连接不同的化学基团，易于自组织， 这种特点使它在生物体系标记方面大有所为 成为可能。
.
量子点PPT演示课件
量子点概述 量子点材料的应用 量子点研究现状
目录
量子点概述
量子点(Quantum Dot，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。
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。
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。
目录
量子点概述
量子点(Quantum Dot，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。
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。
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ppt
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。
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。
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，
量子点概述 量子点材料的应用 量子点研究现状
目录
量子点概述
量子点(Quantum Dot，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。
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。
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。
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，
量子点概述 量子点材料的应用 量子点研究现状
目录
量子点概述
量子点(Quantum Dot，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。
量子点课件-国家纳米科技中心
早期的化学合成方法: 微乳液法
(胶体)化学合成方法: 油相高温热解
惰性气体保护
Murray, Norris & Bawendi JACS, 115(29), 8706, 1993 文献引用2000多次
CdSe
TOPO
TOP/TOPO
Cd 前驱物 TOP-Se
TOPO is both coordinating ligand and reaction solvent, however, only 90% pure technical grade reagent works
The size-dependent phonon frequency of semiconductor nanocrystals L.H. Liang, C.M. Shen, X.P. Chen, W.M. Liu, and H.J. Gao J. Phys.: Condensed Matter 16，267, 2004
需要控制: 尺寸,形状,密度分布
2.胶体化学方法合成 Colloidal quantum dot Semiconductor Nanocrystals
3.微加工方法
学科背景：工业发展需要深入研究纳米尺寸半导体的性质
Willamette 芯片内 部结构
属于Pentium 4家 族，256KB二级缓 存，FSB 400MHz， 0.18微米生产工 艺，集成4200万个 晶体管，核心面积 217平方毫米，使用 铝连接晶体管。
Wide absorption Narrow emission
同时观察多信号细胞组分
Science, 1998
Five-colour QD staining of fixed human epithelial cells. Cyan corresponds to 655-nm Qdots labelling the nucleus, magenta 605-Qdots labelling Ki-67 protein, orange 525-Qdots labelling mitochondria, green 565-Qdots labelling microtubules and red 705Qdots labelling actin filaments.
量子点材料ppt课件
由于制备温度的提高，使得量子点成核和 生长所需的时间明显缩短，制备得到的量 子点表面缺陷也显著减少，表现为量子点 的荧光量子效率有较大提高。
29
4.微波辐射法
微波辐射法具有以下优点： 升温速度快 温度梯度小 选择性加热等 微波合成反应时间极短 量子点尺寸更均匀 量子产率更高 微波法制备水溶性量子点有不可取代的地位
48
环境科学方面的应用 利用不同物质包被的PbS量子点，开发不同离子和 气体传感器广泛应用于检测环境有毒物质和内分泌 干扰素的毒性，衡量环境污染物对人和动物和植物 的影响，进行环境污染物定性定量分析方面研究， 为环境监测提供新的方法和技术
49
谢谢大家
50
很多原料都需要在标准的无氧无水下进行 操作
实验操作所需的氩气流动下的手套箱，是 一笔不菲的开支
高纯度的原料要求也不是一般的厂家所能 生产的
22
需要用的金属化合物前驱体（如二甲基镉 Cd(CH3)2） 具有相当大的毒性和自燃性，价格昂贵， 在室温下不稳定，需要高压储存，反应时 在注入时会爆炸性地释放出大量气体和热。
6
7
量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度 比最常用的有机荧光材料“罗丹明6G”高20倍， 它的稳定性更是“罗丹明6G”的100倍以上。因 此，量子点可以对标记的物体进行长时间的观察， 这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提 供了有力的工具。
8
量子点具有宽的激发光谱和窄的发射光谱。使用 同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行 同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了 荧光标记在中的应用。此外，量子点具有窄而对 称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使 用时不容易出现光谱交叠。
实验操作简单,在整个过程中不需要氮气保 护,而且具有普适性,
29
4.微波辐射法
微波辐射法具有以下优点： 升温速度快 温度梯度小 选择性加热等 微波合成反应时间极短 量子点尺寸更均匀 量子产率更高 微波法制备水溶性量子点有不可取代的地位
48
环境科学方面的应用 利用不同物质包被的PbS量子点，开发不同离子和 气体传感器广泛应用于检测环境有毒物质和内分泌 干扰素的毒性，衡量环境污染物对人和动物和植物 的影响，进行环境污染物定性定量分析方面研究， 为环境监测提供新的方法和技术
49
谢谢大家
50
很多原料都需要在标准的无氧无水下进行 操作
实验操作所需的氩气流动下的手套箱，是 一笔不菲的开支
高纯度的原料要求也不是一般的厂家所能 生产的
22
需要用的金属化合物前驱体（如二甲基镉 Cd(CH3)2） 具有相当大的毒性和自燃性，价格昂贵， 在室温下不稳定，需要高压储存，反应时 在注入时会爆炸性地释放出大量气体和热。
6
7
量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度 比最常用的有机荧光材料“罗丹明6G”高20倍， 它的稳定性更是“罗丹明6G”的100倍以上。因 此，量子点可以对标记的物体进行长时间的观察， 这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提 供了有力的工具。
8
量子点具有宽的激发光谱和窄的发射光谱。使用 同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行 同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了 荧光标记在中的应用。此外，量子点具有窄而对 称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使 用时不容易出现光谱交叠。
实验操作简单,在整个过程中不需要氮气保 护,而且具有普适性,
《量子点和自组装》PPT课件
• 装配工具是近年来才发展起来的扫描探针 显微镜（Scanning Probe Microscopes） SPM等仪器。
• 总体上来说，人工纳米结构组装尽管已经 取得了一些成果，但因为仪器所限，大规 模、高效率、低成本的直接组装方法仍远 未实现。
纳米结构的自组装体系
• 是指通过弱的和较小方向性的非共价键, 如氢键、范德瓦耳斯键和弱的离子键协 同作用把原子、离子或分子连接在一起 构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样 。
阴离子表面活性剂
• pH>7: 通常显示负电性； • pH<7: 不带电，失活性。
• 相反离子的存在能迅速中和头部基团的电荷，甚至导 致表面活性剂沉淀。
非离子表面活性剂
• pH<7, 优，相反电荷或溶剂不影响其活性。
反胶束合成纳米材料
•混合微乳液法
• 微乳液加入还原剂
• 微乳液通入气体
阳离子的可溶盐
Soft Matter 2007, 3, 1530;
J. Phys. Chem. C 2007, 111, 10082;
Chem. Mater. 2006, 18, 6204; Langmuir 2004, 20, 974;
Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 548. Chem. Commun. 2003,1056;
布拉维法则（Bravais rule)
晶体通常被面网密度大的晶面所包围
奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald Ripening)
•小颗粒被大颗粒湮灭。 Gibbs-Thomson公式,
颗粒的溶解度随尺寸减小增加:
威廉·奥斯特瓦尔德
纳米晶形貌和结构
各向同性的籽晶－－－－－0维纳米结构 各向异性的籽晶－－－－－1维或者2维纳米结构 籽晶的晶相取决于温度和包裹分子
量子点在生物及医学分析中的应用 ppt课件
量子点在生物及医学分析中的应用
QD可用于非同位素标记的生物分子的超灵 敏检测，如在QD表面连接上巯基乙酸（HSCH2COOH),从而使量子点既具有水溶性，还能 与生物分子（如蛋白质、多肽、核酸等）结合， 通过光致发光检测出QD，从而使生物分子识 别一些特定的物质。
Fig. 3 Schematic of a ZnS－Capped CdSe QD that is covalently coupled to protein
➢单个波长可激发所有的量子点,而不同染料分子的 荧光探针需多个激发波长 ➢应用范围广：可用于多领域和多仪器 ➢多种颜色：颜色取决于量子点的大小，在同一激 发波长下，可发出多种激发光，达到同时检测多种 指标的要求。 ➢抗光致漂白性 ➢安全：细胞毒性低，可用于活细胞及体内研究 ➢荧光时间长：荧光时间较普通荧光分子长数千倍， 便于长期跟踪和保存结果
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
引言
Quantum Dots ( QDs) 量子点 （Luminescence Semiconductor nanocrystals 半导体纳米晶体 ）
70 年代，量子点由于其独特的光学特性,认为其应用主要集中在 电子与光学方面
量子点在生物及医学分析中的应用
幻彩量子点制防伪钞票
由于量子点的大小反射出不同颜色的可见 光（2nm的量子点可反射出绿光，5nm则反射出 红光），美国曼彻斯特大学化学教授奥布赖恩 有意用它来制造新的防伪钞票上的条码。
量子点在生物及医学分析中的应用
探测DNA及蛋白质的性质
研究人员已经能够把多种量子点的混合物 封装进百万分之一米直径的橡胶球内，这些橡 胶小球会放射出不同颜色的光。研究人员可以 用这些橡胶小球分别标记不同的基因序列或抗 体，方便研究人员辨认不同的DNA或抗体蛋白, 为进一步探测DNA或抗体蛋白的性质提供了一 种新的方法。
QD可用于非同位素标记的生物分子的超灵 敏检测，如在QD表面连接上巯基乙酸（HSCH2COOH),从而使量子点既具有水溶性，还能 与生物分子（如蛋白质、多肽、核酸等）结合， 通过光致发光检测出QD，从而使生物分子识 别一些特定的物质。
Fig. 3 Schematic of a ZnS－Capped CdSe QD that is covalently coupled to protein
➢单个波长可激发所有的量子点,而不同染料分子的 荧光探针需多个激发波长 ➢应用范围广：可用于多领域和多仪器 ➢多种颜色：颜色取决于量子点的大小，在同一激 发波长下，可发出多种激发光，达到同时检测多种 指标的要求。 ➢抗光致漂白性 ➢安全：细胞毒性低，可用于活细胞及体内研究 ➢荧光时间长：荧光时间较普通荧光分子长数千倍， 便于长期跟踪和保存结果
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
引言
Quantum Dots ( QDs) 量子点 （Luminescence Semiconductor nanocrystals 半导体纳米晶体 ）
70 年代，量子点由于其独特的光学特性,认为其应用主要集中在 电子与光学方面
量子点在生物及医学分析中的应用
幻彩量子点制防伪钞票
由于量子点的大小反射出不同颜色的可见 光（2nm的量子点可反射出绿光，5nm则反射出 红光），美国曼彻斯特大学化学教授奥布赖恩 有意用它来制造新的防伪钞票上的条码。
量子点在生物及医学分析中的应用
探测DNA及蛋白质的性质
研究人员已经能够把多种量子点的混合物 封装进百万分之一米直径的橡胶球内，这些橡 胶小球会放射出不同颜色的光。研究人员可以 用这些橡胶小球分别标记不同的基因序列或抗 体，方便研究人员辨认不同的DNA或抗体蛋白, 为进一步探测DNA或抗体蛋白的性质提供了一 种新的方法。
量子点市场调查报告 ppt课件
主要客戶
部分厂家目前对于QLED仍处于观望，并且有部分厂家将宝压在OLED，但 全球最大的OLED面板厂”三星”都积极布局QLED，可见未来方向明确。并且 OLED面板出货率远达不到市场要求，故QLED阵营将出现一边倒，目前未参与 QLED市场布局的厂家均可为潜在客户。
PART 04
第四部分
总结
主要客戶
TCL是世界上拥有完整垂直产业链的企业之一，其依靠华星光电这家液晶面板 制造商完成中高端电视机上游面板的布局。TCL收购的华星光电拥有三条液晶面板 生产线，批量生产和批量上市，并避免了上游原材料价格上涨的风险。华星光电也 实现屏幕-芯片-终端的整机制造实力，产业链垂直一体化优势不言而喻，一家企业 全面把控着核心部件的制造技术，实现超高自给率，再不需要依赖进口。
数据來源：中国产业信息
成长态势
目前市场量子点主要以QLED为主, QD应用商业化潜力巨大,预测2026年QD 相关产品应用产值可达到112亿美元,其 中显示屏应用产品相关规模可达到96亿 美元,占比85%。
WitsView的数据还显示，全球液 晶电视市场上，三星、LG、海信、TCL、 索尼分列前五位。从目前的市场格局来 看，各个巨头之间处于相对稳定且又充 满变数的竞争态势，在这之中，显示技 术或决定竞争的走势。
量子点市场调查报告Байду номын сангаас
目录
01
02
03
应用及市场分析 厂家及产品分析
客户分 析
04 总结
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
目录
量料的应用
量子点研究现状
量子点概述
量子点(Quantum Dot，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。
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。
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。
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。
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。