نقطه کوانتومی

دانشنامه عمومی

نقاط کوانتومی ( QDs ) نیمه هادی های کوچک و با اندازه زیر ۱۰ نانومتر هستند و دارای خواص الکترونیکی هستند که به دلیل مکانیک کوانتومی با ذرات بزرگتر تفاوت دارند. آنها موضوعی اصلی برای 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 برانگیخته شود. در مورد نقطه کوانتومی، این فرایند مربوط به انتقال یک الکترون از باند ظرفیت به باند رسانش است. الکترون برانگیخته می تواند به نوار ظرفیت بازگردد و انرژی خود را با انتشار نور آزاد کند؛ که رنگ آن نور به اختلاف انرژی بین باند رسانش و باند ظرفیت بستگی دارد.
به زبان علم مواد، مواد نیمه هادی نانو مقیاس محکم یا الکترون ها یا سوراخ های الکترونی را محکم بسته اند. نقاط کوانتومی بعضی اوقات به اتمهای غیر مصنوعی گفته می شود و بر تکین بودن آنها، داشتن حالتهای الکترونیکی محدود، مانند مواد اتمی یا مولکولهای طبیعی، تأکید می شود. نشان داده شده است که موج الکترونیکی توابع کوانتومی را با اتم های واقعی شباهت می دهد. با اتصال دو یا چند نقطه کوانتومی، می توان یک مولکول مصنوعی ساخت
نقاط کوانتومی دارای خواص واسطه ای بین نیمه هادی های فله و اتم ها یا مولکول های گسسته هستند. ویژگیهای انتخابی آنها به عنوان تابعی از اندازه و شکل تغییر می کند. QDهای بزرگتر با قطر ۵–۶ نانومتر از طول موج های طولانی تر با رنگ هایی مانند نارنجی یا قرمز ساطع می کنند. QDهای کوچکتر 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.
کاربردهای بالقوه نقاط کوانتومی شامل ترانزیستورهای تک الکترونی، سلولهای خورشیدی، LED، لیزرها، منابع تک فوتونی، نسل دوم هارمونیک، محاسبات کوانتومی و تصویربرداری پزشکی است. اندازه کوچک آنها اجازه می دهد تا برخی QDها در محلول به حالت تعلیق درآیند، که ممکن است منجر به استفاده در چاپ جوهر افشان و پوشش اسپین شود. آنها در فیلم های نازک لانگمویر - بلودتت استفاده شده اند. این تکنیک های پردازش منجر به هزینه های کم تر و وقت گیر ساخت نیمه هادی می شود.
روش های مختلفی برای ساختن نقاط کوانتومی وجود دارد. روش های ممکن شامل سنتز کلوئیدی، خود مونتاژ و شیروانی برقی است.
نانوکریستالهای نیمه هادی کلوئیدی دقیقاً مانند فرآیندهای شیمیایی سنتی از محلول ها ساخته می شوند. اما تفاوت اصلی این است که این محصول نه به عنوان ماده جامد رسوب می کند و نه محلول آن باقی می ماند. دما یک عامل مهم در تعیین شرایط بهینه برای رشد نانو کریستال است. دما باید به اندازه کافی بالا باشد که امکان تنظیم مجدد و بازپخت اتم ها در طی فرایند سنتز در حالی که به اندازه کافی کم است برای رشد کریستال باشد. غلظت مونومرها یکی دیگر از عوامل مهم است که باید در طول رشد نانوکریستال به طور دقیق کنترل شود. روند رشد نانوبلورها می توانند در دو رژیم مختلف «تمرکز» و «جابجایی» رخ دهند. در تک غلظت های بالا، اندازه بحرانی ( اندازه ای که نانو کریستال ها در آن رشد نمی کنند و کوچک نمی شوند ) نسبتاً کوچک است، که منجر به رشد تقریباً همه ذرات می شود. در این رژیم، ذرات کوچکتر سریعتر از ذرات بزرگ رشد می کنند ( از آنجا که کریستال های بزرگتر به اتم بیشتری نیاز دارند تا از کریستال های کوچک رشد کنند ) که منجر به «تمرکز» توزیع اندازه می شود و توزیع غیرممکنی از ذرات تقریباً یکپارچه را به دست می آورند. اندازه گیری فوکوس بهینه است وقتی غلظت مونومر به گونه ای نگه داشته شود که میانگین اندازه نانو کریستال موجود همیشه کمی بزرگتر از اندازه بحرانی باشد. با گذشت زمان، غلظت مونومر کاهش می یابد، اندازه بحرانی از اندازه متوسط موجود بزرگتر می شود و توزیع «جابجایی» می شود.
عکس نقطه کوانتومی
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلف

پیشنهاد کاربران

بپرس