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科研試劑 下轉換發(fā)光材料量子點ZnS
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量子點就是在空間三個維度上都有量子限域效應的半導體晶體。從組成上看，量子點就是半導體，比如磷化銦、氮化鎵、硒化鎘、硫化鉛等。從尺寸上看，量子點其實就是把體相半導體做小，小到其激子的波爾半徑大小附近，這樣就會引起量子限域效應。半導體材料的激子波爾半徑一般為幾個納米，因此量子點通常也可以叫做半導體納米晶體。
科研試劑 下轉換發(fā)光材料量子點ZnS
體相半導體的能級結構很簡單，如果從電子勢能圖上看，上面有一系列連續(xù)的能級（導帶），下面也有一些列連續(xù)的能級（價帶），然后中間有一個區(qū)域沒有能級（帶隙）。在量子點中，由于量子限域效應的作用，這些能級的位置都會發(fā)生一些變化。導帶會向上移，價帶會向下移，原來連續(xù)的能級也會變得分立。這些變化的結果就是量子點的帶隙會比體相半導體大，并且對不同能量的光子的吸收有選擇性。比如體相閃鋅礦硒化鎘的能隙為1.7eV（730nm）左右，屬于近紅外。如果將硒化鎘做成量子點，它的能隙就會變大，移到可見光區(qū)域（450~650nm），因此使用硒化鎘一種材料，我們就能得到發(fā)光顏色大范圍的調整。這是量子點優(yōu)于體相半導體的其中一點。
量子點是一個晶體，那么晶體肯定有可能出現晶格缺陷。與體相半導體一樣，晶格缺陷的來源有兩方面：內部和外部。內部缺陷產生的原因其實就是結晶性不好，出現層錯、孿晶或者位點缺失等。外部缺陷的來源主要是表面原子懸鍵。晶體中的原子都是有固定的配位數，但是表面的原子的配位數肯定不夠，這些原本應該有配位原子的地方就會帶來一個懸鍵。上面所提到的能級結構是以具有結晶性的晶體計算出來的，但是缺陷的存在就會破壞晶體原子的性，那么也會額外產生一些能級。這些能級我們稱作缺陷能級。缺陷能級的位置不一定在帶隙內，可能出現在導帶內部也可能出現在價帶內部。在體相半導體中，表面缺陷帶來的副作用遠不如內部缺陷，這是因為表面原子占整個個晶體中原子的比例很小。比表面積會隨著尺寸的減小而急劇增大，尤其對于幾個納米的晶體，表面原子占整個晶體原子的比例可達20%以上。這就導致在量子點中，表面缺陷的作用變得。此外，由于量子限域效應，量子點的激子的波函數并不全在量子點內部，而是會有一部分離域出表面，這就進一步加劇了表面缺陷的作用。這兩方面的原因使得在量子點中，表面缺陷的影響甚至了內部缺陷。
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