材料制备方法

量子点尺寸越小
比表面积越大
表面存在缺陷
不稳定
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量子点宏观量子隧道效应
电子在纳米尺度空间中运动，物理线度与电子自由程相当，载流子的输运 过程将有明显电子的波动性，出现量子隧道效应． 传统的功能材料和元件，其物理尺寸远大于电子自由程，所观测的是群电 子输运行为，具有统计平均结果，所描述的性质主要是宏观物理量．当微电 子器件进一步细微化时，必须要考虑量子隧道效应。 指气体分子两次碰撞之间的时间内经过的路程的统计平均值 是电子在纳米尺度空间中将有明显的波动性.
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量子点被应用于显示屏
基于量子点发光二极管(QLED)的有源矩阵显示屏。 提高了亮度和画面鲜艳度的同时，还减少了能耗。 特性：当受到电或者光(诸如LED产生的光)的刺激时就会发光，产生亮 光和纯色，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。
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量子点被应用于光纤放大器
量子点优势的运用： 放大器可以实现任意通信波段的信号增益； 实现全波段1260nm~1625nm的信号增益；
对光的散射可以忽略不计，降低了器件的损耗；
荧光光谱有着平滑的包络。
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01 量子点 单个对象的组合设计 02 量子线
03 量子阱
04 参考文献
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Zhao (811)
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2.3 量子线的应用
由于量子线具有的准一维特性， 使得量子线中的电子在两个方向上的运动受到很 强的约束， 其具有明显的量子效应和有趣的量子现象， 这些效应和现象被广泛地 用来开发具有新原理和新结构的量子器件。 碳纳米管被视作最具有可行性的量子线。实验已表明单个碳纳米管可作为量子线, 甚至可以制成室温型三极管和场致发光器件。
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——量子点、量子线、量子阱 ——王威 孙焰
01 量子点 02 量子线
03 量子阱
04 参考文献
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01 量子点 简单动画的个性设置 02 量子线
03 量子阱
04 参考文献
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1.1 量子点（Quantum Dots，QDS）的定义
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Thanks！
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2.1 量子线的定义（Quantum wire）
量子线，电子科技术语。它是一种能使电子在空间两个方向(如x，y 方向)上的运动均受到约束，只能沿长度方向(z方向)自由运动的低维结 构材料。 量子结构对于电子具有量子限制效应，用维数来分类，量子结构有： 一维受限的准二维结构，一般称为量子阱；二维受限的准一维结构称为 量子线；三维受限的准零维结构称为量子点。
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2.2 量子线的制备方法和研究现状
量子线是一种典型的低维结构， 最早的量子线的制备方法是采用刻蚀量子阱与线 栅阵列调备量子阱中电荷密度使量子阱成线性形状即量子线， 后来又出现了电子束 曝光和湿法腐蚀方法， 近些年来， 主要采用分子束外延技术和金属有机物化学汽 相沉积等方法 Xiao 等用变分法研究了电场对非对称量子点中极化子的能态和跃迁频率的影响， 研究了电场、温度和库仑束缚势对量子棒中量子比特性质的影响； 等采用求解能量本征方程、么正变换和变分相结合的方法， 研究声子和磁 场对量子环中极化子性质的影响； 本文作者曾使用线性组合算符和幺正变换相结合 的方法研究了量子线中和量子棒中极化子、束缚极化子基态和激发态的性质。
少量原子构成 三维尺寸都在100nm以下，准零维的纳米材料 II-VI族、III-V族及IV-VI族元素组成 CdTe、CdS、CdSe、PbS 等
请思考
量子点是一个点么？
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1.1 量子点（Quantum Dots，QDS）的定义
量子点的粒径一般介于1～10 nm之间，这种零维材料的物理行为与原子极为相似， 电子在其中的能量状态呈类似原子的分立能级结构，这种能量状态和一个孤立原子 的能级类似，即他们具有“类原子”的能量状态。当材料的颗粒尺寸进入纳米级时， 源于量子点自身的量子效应，其体现出许多独特的性质：尺寸效应、量子限域效应、 宏观量子隧道效应和表面效应等，基于这些不同于宏观体材料的物理化学性质，量 子点拥有广阔的应用前景。
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量子点在生命科学中的应用
基于量子点发光二极管(QLED)的有源矩阵显示屏。 提高了亮度和画面鲜艳度的同时，还减少了能耗。 特性：当受到电或者光(诸如LED产生的光)的刺激时就会发光，产生亮 光和纯色，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。
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比如两层砷化铝之间夹着砷化镓。
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01 量子点 02 量子线
03 量子阱
典型动画的应用举例 04 参考文献
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4.1 参考文献
【1】 Schermer R, Berglund W, and Ford C. Optical amplification at 1534nm in erbiumdoped zirconia waveguides [J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 2003, 39(1): 154159. 【2】张立德, 牟季美. 纳米材料和纳米结构[M]. 第一版, 北京: 科学出版社, 2001. 112－113. 【3】Murray,C.B;Norris,D.j.;Bawendi,M.G.J.Am.Chem.soc.1993,115,8706 【4】Kubo R, Kawabata A and Kobayashi S. Electronic properties of small particles [J]. Annual Review of Materials, 1984, 14:49-66． 【5】Haifeng Bao, Erkang Wang, and Shaojun Dong, One-Pot Synthesis of CdTe Nanocrystals and Shape Control of Luminescent CdTe–Cystine Nanocomposites. small 2006, 2, No. 4, 476 – 480. 【6】Primera-Pedrozo 0 M， Arslan Z， Rasulev B， et al. Room temperature synthesis of PbSe quantum dots in aqueous solution: stabilization by interactions with ligands [JJ.Nanoscale ，2012， 4(4) : 1312-1320.
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3.2 量子阱的基本特征
结构
载流子分布
电子态密度
量子阱有着三明治一 样的结构，中间是很 薄的一层半导体膜， 外侧是两个隔离层。
由于量子阱宽度的限制， 阱壁具有很强的限制作用， 使得载流子只在与阱壁平 行的平面内具有二维自由 度，在垂直方向，使得导 带和价带分裂成子带。
在具有二维自由度的 量子阱中，电子和空 穴的态密度与能量的 关系为台阶形状。而 不是象三维体材料那 样的抛物线形状。
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4.1 参考文献
【7】Schroedter A, Weller H, Eritja R et al. Biofunctionalization of silica-coated CdTe and gold nanocrystals [J]. Nano Letters, 2002, 2(12):1363-1367. 【8】Chen C Y, Cheng C T, Yu J K et al. Spectroscopy and Femtosecond Dynamics of Type-II CdSe/ZnTe Core Shell Semiconductor Synthesized via the CdO Precursor [J]. Journal of Physical Chemistry B, 2004, 108(30):10687-10691. 【9】Gao C. Donath E. M hwald H et al. Spontaneous deposition of water-soluble substances into microcapsules: Phenomenon, mechanism, and application [J]. Advanced Materials. 2002,114(20):3743-3947. 【10】Jeffrey M. Pietryga， Donald J. Werder, Darrick J. Williams, Joanna L. Casson, Richard D. Schaller, Victor I. Klimov, and Jennifer A. Hollingsworth* , Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission，J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130, 4879 – 4885。
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01 量子点 02 量子线
03 量子阱 多个对象的组合设计
04 参考文献
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3.1 量子阱（Quantum well）的定义
为了形成量子化，可以把能够在三维空间自由运动的粒子束缚在一个平面区域。当 量子阱的厚度达到载流子（电子或空穴）对应物质波的波长相同的数量级时，量子 束缚效应就可以发生，造成子能带（energy subband），也就是说载流子具有离散 的能量值。 量子阱（QW）是指由两种不同的半导体材料相间排列形成的、具有明显量子限制效 应的电子或空穴的势阱
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量子点尺寸效应
当半导体粒子尺寸与其激子波尔半径相近时，随着粒子尺寸的减小，半导体材料粒子的有效带隙增 加，其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移。 Haifeng Bao等研究了CdTe量子点的荧光谱和吸收谱随合成时间的增加的变化规律
图1 CdTe量子点的吸收光谱（A）和荧光光谱（B），合成时间依次为45分钟（绿色线），75分钟（黄色线），180分钟 （橙色线）以及12小时（红色线）。
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3.3 量子阱的制备
量子阱的制备通常是通过将一种材 料夹在两种材料（通常是宽禁带材 料）之间而形成的。
一般这种材料可以通过MBE （分子束外延）或者MOCVD （化学气相沉积）的方法来制 备
制备
又比如量子阱LED：在LED中引 入量子阱，可以明显提高发光效 率，或使之具有常规LED没有的 特性，例如发光波长的可调制性
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1.2 量子点的性质
量子限域效应
表面效应 宏观量子隧道效应 尺寸效应
量子点的性质
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量子点限域效应
颗粒半径小于或接近于波尔半径，纳米 电子被限制在波尔半径以内。 玻尔半径
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量子点表面效应
较大的比表面积（表面原子数与量子点总原子数之比）。