نقطه کوانتومی

نقاط کوانتومی (QDs) ذرات نیمه هادی ریز از اندازه چند نانومتر هستند و دارای خواص نوری و الکترونیکی هستند که به دلیل مکانیک کوانتومی از ذرات بزرگتر متفاوت است. آنها یک موضوع اصلی در فناوری نانو هستند. هنگامی که نقاط کوانتومی توسط نور ماوراء بنفش روشن می شوند ، یک الکترون در نقطه کوانتومی می تواند در حالت انرژی بالاتر هیجان زده شود. در مورد نقطه کوانتومی نیمه هادی ، این فرآیند مربوط به انتقال یک الکترون از باند ولتاژ به باند رسانایی است.   الکترون هیجان زده می تواند به نوار ظرفیتی بازگردد و انرژی خود را با انتشار نور آزاد کند. این انتشار نور (نور تابش نور) در شکل سمت راست نشان داده شده است. رنگ آن نور به اختلاف انرژی بین باند رسانا و باند ظرفیت بستگی دارد.

به زبان علم مواد ، مواد نیمه هادی نانو مقیاس محکم یا الکترون ها یا سوراخ های الکترونی را محکم محدود می کنند. نقاط کوانتومی گاهی اوقات به عنوان اتمهای مصنوعی شناخته می شوند و بر تکین بودن آنها ، داشتن حالتهای الکترونیکی محدود ، مانند ، اتمها یا مولکولها تأکید دارند.

نقاط کوانتومی دارای خواص واسطه ای بین نیمه هادی های فله و اتم ها یا مولکول های گسسته هستند. خصوصیات نوری آنها به عنوان تابعی از اندازه و شکل تغییر می کند. [3] [4] QD های بزرگتر با قطر 5-6 نانومتر از طول موج های طولانی تر با رنگ هایی مانند نارنجی یا قرمز ساطع می کنند. QD های کوچکتر (2-3 نانومتر) از طول موج کوتاه تر ساطع می شوند و رنگ هایی مانند آبی و سبز به همراه می آورند. با این حال ، رنگ های خاص بسته به ترکیب دقیق QD متفاوت است. [5]

کاربردهای احتمالی نقاط کوانتومی شامل ترانزیستورهای تک الکترونی ، سلولهای خورشیدی ، LED ، لیزرها [6] ، منابع تک فوتونی [7] [8] [9] ، نسل دوم هارمونیک ، محاسبات کوانتومی [10] و تصویربرداری پزشکی است. [11] اندازه کوچک آنها اجازه می دهد تا برخی QD ها در محلول به حالت تعلیق درآیند ، که ممکن است منجر به استفاده در چاپ جوهر افشان و پوشش اسپین شود. [12] آنها در فیلم های نازک لانگمویر-بلودتت استفاده شده اند. [13] [14] [15] این تکنیک های پردازش منجر به هزینه های کم هزینه تر و وقت گیر ساخت نیمه هادی می شود.