2分鐘了解量子點的三種常見制備方法優缺點對比
西安齊岳生物科技有限公司可以提供石墨烯量子點,碳量子點(carbon dots,CDs) ,熒光量子點,鈣鈦礦量子點,近紅外量子點,硅量子點、鍺量子點、硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硒化鋅量子點、硫化鉛量子點、磷化銦量子點和砷化銦量子點等各種納米尺寸和吸收和發射波長的量子點產品。
量子點是一種納米級別的半導體,量子點通過一定的化學工藝制造而來,其大小只有10到2納米。這些量子點可以融入晶體管或薄膜中以便捆綁銷售。量子點的尺寸是可調的,發出的光的頻率會隨著尺寸的改變而變化,可將短波光源轉化為各種顏色的光。
常見的量子點制造方法可以大致分為三類:
化學溶液生長法,外延生長法,電場約束法。這三類制造方法也分別對應了三種不同種類的量子點。量子點在生物以及化學領域中有**的應用前景,得益于其特殊的性質:1)量子點的發射光譜可以通過改變量子點的尺寸大小來控制;2)量子點具有很好的光穩定性;3)生物相容性好;4)量子點的熒光壽命長等等。
下面分別介紹三種量子點的制備方法:
1).化學溶液生長法
1993年,麻省理工學院Bawendi教授領導的科研小組在有機溶液中合成出了大小均一的量子點。他們將三種氧族元素(硫、硒、碲)溶解在三正辛基氧膦中,而后在200到300攝氏度的有機溶液中與二甲基鎘反應,生成相應的量子點材料(硫化鎘,硒化鎘,碲化鎘)。之后人們在此種方法的基礎上**出了許多合成膠狀量子點的方法。大部分半導體材料都可以用化學溶液生長的方法合成出相應的量子點。
2).外延生長法
外延生長法是指在一種襯底材料上長出新的結晶,如果結晶足夠小,就會形成量子點。根據生長機理的不同,該方法又可以細分成化學氣相沉積法和分子束外延法。
這種方法生長出的量子點長在另一種半導體上,很容易與傳統半導體器件結合。另外由于沒有有機配體,外延量子點的電荷傳輸效率比膠體量子點高,并且能級也比膠體量子點更容易調控。同時,也具有表面的缺陷少等優點。然而,由于化學氣相沉積和分子束外延都需要高真空或超高真空,因此相比于膠體量子點,外延量子點的成本較高。
3).電場約束法
電場約束法是指,完全利用調控金屬電極的電勢使半導體內的能級發生扭曲,形成對載流子的約束。由于量子點所需尺寸在納米級別,因此金屬電極需要用電子束曝光的方法制作。但用這種方法制作出的量子點,可以簡單通過調控門電壓控制其能級,載流子的數量和自旋等。由于**的可控性,這種量子點也適合于用作量子計算。
三種量子點制備方法的優缺點:
化學溶液生長量子點 | 外延生長量子點 | 電場約束法量子點 | |
方法 | 水溶液化學反應,鋅、鎘、硒、硫原子合成,膠狀量子點 | 在一種襯底材料上長出新的足夠小的結晶,形成量子點 | 完全利用調控金屬電極的電勢使半導體內的能級發生扭曲,形成對載流子的約束 |
優點 | 制作成本低,產率大,發光效率高 | 很容易與半導體相結合,電荷傳輸效率高 | 對其能級,載流子的數量和自旋等有**的可控性
|
缺點 | 導電率低 | 成本高 | 成本很高,產率很低 |
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