نقطه کوانتومی

نقاط کوانتومی (QDs) نیمه هادی های کوچک و با اندازه چند 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 هیجان زده شود.  در مورد نقطه کوانتومی، این فرایند مربوط به انتقال یک الکترون از باند Valence به باند رسانایی است.  الکترون هیجان زده می تواند به نوار ظرفیتی بازگردد و انرژی خود را با انتشار نور آزاد کند.که 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 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 كه موج الكترونيكي توابع كوانتومي را با اتم هاي واقعي شباهت مي 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. 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 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 QD ها 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.

تولیدویرایش

روش های مختلفی برای ساختن نقاط کوانتومی وجود دارد.  روش های ممکن شامل سنتز کلوئیدی ، خود مونتاژ و شیروانی برقی است.

سنتز کلوئیدیویرایش

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 فرآیند 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 بدست 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.

روش های کلوئیدی برای تولید نیمه هادی های مختلف زیادی وجود دارد.  نقاط معمولی از ترکیبات باینری مانند سولفید سرب ، سلنید سرب ، سلنید کادمیوم ، سولفید کادمیوم ، تلورید کادمیوم ، آرسنید ایندیوم و فسفید ایندیوم ساخته شده است.  همچنین ممکن است نقاط مختلفی از ترکیبات سه گانه مانند سولفید کادمیوم سولفید ساخته شود.  علاوه بر این ، پیشرفت های اخیر انجام شده است که می تواند سنتز نقاط کوانتومی پراسکایت کلوئیدی را فراهم کند. این نقاط کوانتومی می توانند شامل 100 تا 100000 اتم در حجم نقطه کوانتومی با قطر 10 تا 50 اتم باشند.  این مربوط به حدود 2 تا 10 نانومتر است و در قطر 10 نانومتر ، نزدیک به 3 میلیون نقطه کوانتومی می توانند تا انتهای آن صف کشیده و در عرض انگشت شست انسان قرار گیرند.

دسته های زیادی از نقاط کوانتومی ممکن است از طریق سنتز کلوئیدی سنتز شوند.  با توجه به این مقیاس پذیری و سهولت در شرایط ایجاد روش های مصنوعی کلوئیدی،برای برنامه های تجاری نویدبخش است. 

سنتز پلاسماویرایش

سنتز پلاسما یکی از محبوب ترین رویکردهای فاز گازی برای تولید نقاط کوانتومی ، به ویژه آنهایی که دارای پیوند کووالانسی هستند ، تکامل یافته است. به عنوان مثال ، نقاط کوانتومی سیلیکون (Si) و ژرمانیوم (Ge) با استفاده از پلاسما غیر گرمایی سنتز شده اند.  اندازه ، شکل ، سطح و ترکیب نقاط کوانتومی همه در پلاسمای غیر گرمایی قابل کنترل است. دوپینگ که برای نقاط کوانتومی کاملاً چالش برانگیز به نظر می رسد ، نیز در سنتز پلاسما محقق شده است. نقاط کوانتومی سنتز شده توسط پلاسما معمولاً به صورت پودر هستند که برای آن ممکن است اصلاح سطح انجام شود.  این می تواند به پراکندگی عالی نقاط کوانتومی در حلالهای آلی یا آب منجر شود (به عنوان مثال ، نقاط کوانتومی کلوئیدی).

ساختویرایش

نقاط کوانتومی خود مونتاژ به طور معمول بین 5 تا 50 نانومتر اندازه دارند.  نقاط کوانتومی تعریف شده توسط الکترودهای دروازه ای با الگوی چاپ سنگی ، یا بوسیله اچ کردن بر روی گازهای الکترونی دوبعدی در ساختارهای نیمه هادی می توانند دارای ابعاد جانبی بین 20 تا 100 نانومتر باشند

برخی از نقاط کوانتومی مناطق کوچکی از یک ماده هستند که در یک ماده دیگر با شکاف باند بزرگتر دفن شده اند.  اینها می توانند به اصطلاح ساختارهای پوسته هسته ای باشند ، به عنوان مثال ، با CdSe در هسته و ZnS در پوسته یا از اشکال خاص سیلیس به نام اورموسیل.  پوسته های زیر لایه نیز می توانند راه های موثری برای غیرفعال کردن نقاط کوانتومی مانند هسته های PbS با پوسته های CdS زیر لایه باشند.

نقاط کوانتومی در ساختارهای چاه کوانتومی به طور خودبخود به دلیل نوسانات چند لایه در ضخامت چاه ، به صورت خودبخود رخ می دهد.

نقاط کوانتومی خود مونتاژ شده بطور خودبخود تحت شرایط خاص در طول اپیتکسی پرتو مولکولی (MBE) و اپیتکسی بخار فاز متالارگونیک (MOVPE) تشکیل می شوند ، هنگامی که یک ماده روی یک بستر رشد می کند که به آن مشبک نمی شود.  فشار حاصل از آن منجر به تشکیل جزایر در بالای لایه دو بعدی مرطوب می شود.  این حالت رشد به عنوان رشد Stranski-Krastanov شناخته می شود. جزایر می توانند بعداً دفن شوند تا نقطه کوانتومی تشکیل شود.  یک نوع کوانتومی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد ، با استفاده از این روش در Ga (ها) به عنوان نقاط کوانتومی در GaA ها استفاده می شود. چنین نقاط کوانتومی پتانسیل برنامه های کاربردی در رمزنگاری کوانتومی (به عنوان مثال منابع فوتون سنگی) و محاسبات کوانتومی را دارد.  محدودیت های اصلی این روش هزینه ساخت و عدم کنترل موقعیت نقاط مختلف است.

نقاط کوانتومی به صورت جداگانه می توانند از گازهای الکترونیکی دو بعدی یا گازهای سوراخ موجود در چاههای کوانتومی از راه دور و یا ناهمسانگردهای نیمه هادی که به نام نقاط کوانتومی جانبی نامیده می شوند ، ایجاد شوند.  سطح نمونه با یک لایه نازک از مقاومت پوشیده شده است.  سپس یک الگوی جانبی توسط لیتوگرافی پرتو الکترونی تعریف شده است.  این الگو می تواند با استفاده از الکترود شدن گاز ، یا با رساندن الکترودهای فلزی (فرآیند بالابر) که به استفاده از ولتاژهای خارجی بین گاز الکترونی و الکترودها امکان پذیر است ، به الکترون یا گاز سوراخ منتقل شود.  چنین نقاط کوانتومی عمدتا مورد علاقه آزمایش ها و برنامه های کاربردی شامل انتقال الکترون، یعنی یک جریان الکتریکی است.

طیف انرژی یک نقطه کوانتومی را می توان با کنترل اندازه هندسی ، شکل و قدرت پتانسیل محصور ساخت.  همچنین ، بر خلاف اتمها ، اتصال نقاط کوانتومی توسط موانع تونل به هدایت اتصالات نسبتاً آسان است ، که امکان استفاده از تکنیک های طیف سنجی تونلینگ را برای بررسی آنها فراهم می کند.

ویژگی های جذب نقطه کوانتومی مربوط به انتقال بین ذره گسسته ، سه بعدی در یک جعبه الکترون و سوراخ است ، هر دو محدود به همان جعبه اندازه نانومتر است.  این انتقال گسسته یادآور طیفهای اتمی است و باعث شده نقاط کوانتومی نیز اتمهای مصنوعی نامیده شوند.

سلول در نقاط کوانتومی همچنین می تواند از پتانسیل های الکترواستاتیک (ناشی از الکترودهای خارجی ، دوپینگ ، کرنش یا ناخالصی ها) ایجاد شود.

فن آوری مکمل فلز اکسید نیمه هادی (CMOS) می تواند برای ساخت نقاط کوانتومی سیلیکون به کار رود.  ترانزیستورهای CMOS فوق العاده کوچک (L = 20 نانومتر ، W = 20 نانومتر) به عنوان نقاط کوانتومی تک الکترون رفتار می کنند که در دمای کرایوژنیک در طیف وسیعی از 269 درجه سانتیگراد (4 K) تا حدود 258 درجه سانتیگراد (15 K) عمل می کنند.  ترانزیستور محاصره Coulomb را به دلیل شارژ شدن تدریجی الکترون ها یک به یک نمایش می دهد.  تعداد الکترون های محصور شده در کانال توسط ولتاژ دروازه هدایت می شود و از اشغال الکترون های صفر شروع می شود و می تواند بر روی 1 یا تعداد زیادی تنظیم شود.

سلامت و امنیتویرایش

بعضی از نقاط کوانتومی در شرایط خاص خطرات برای سلامتی انسان و محیط زیست دارند. نکته قابل توجه این است که مطالعات مربوط به سمیت کوانتومی نقاط ذره ای حاوی انکادمیوم حاوی ذرات بوده و هنوز در مدل های حیوانات پس از دوز استفاده از نظر فیزیولوژیکی مناسب نشان داده نشده است. در شرایط آزمایشگاهی ، بر اساس کشت سلولی ، سمیت نقاط کوانتومی (QD) نشان می دهد که سمیت آنها ممکن است از چندین عامل از جمله خصوصیات فیزیکوشیمیایی آنها (اندازه ، شکل ، ترکیب ، گروههای عملکردی سطح و بارهای سطح) و محیط آنها ناشی شود.  ارزیابی سمیت بالقوه آنها بسیار پیچیده است زیرا این عوامل شامل خواصی از قبیل اندازه QD ، بار ، غلظت ، ترکیب شیمیایی ، لیگاندهای پوششی و همچنین پایداری اکسیداتیو ، مکانیکی و فوتولیتیکی آنها می شوند.

بسیاری از مطالعات بر روی مکانیسم سمیت سلولی QD با استفاده از کشت سلولی مدل متمرکز شده اند.  نشان داده شده است که پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش یا اکسیداسیون با هوا ، QDSe CdSe یون های آزاد کادمیوم را آزاد می کند و باعث مرگ سلول می شود. QD های گروه II-VI همچنین گزارش شده است که باعث ایجاد گونه های اکسیژن فعال پس از قرار گرفتن در معرض نور می شود که به نوبه خود می تواند به اجزای سلولی مانند پروتئین ها ، لیپیدها و DNA آسیب برساند. برخی مطالعات همچنین نشان داده اند که افزودن پوسته ZnS فرآیند گونه های اکسیژن فعال در QDs CdSe را مهار می کند.  جنبه دیگر سمیت QD این است که ، داخل بدن مسیرهای داخل سلولی وابسته به اندازه وجود دارد که این ذرات را در اندامکهای سلولی که توسط یونهای فلزی غیرقابل دسترسی هستند ، متمرکز می کنند ، که ممکن است در مقایسه با یونهای فلزی تشکیل دهنده آنها ، الگوهای منحصر به فردی از سمیت سلولی داشته باشد. گزارش های محلی سازی QD در هسته سلول حالت های اضافی سمیت را نشان می دهد زیرا ممکن است باعث جهش DNA شود ، که به نوبه خود از طریق نسل آینده سلولهای ایجاد کننده بیماری گسترش می یابد.

اگرچه غلظت QDs در اندامکهای خاص با استفاده از مدلهای حیوانی در داخل بدن گزارش شده است ، اما هیچ تغییری در رفتار حیوانات ، وزن ، نشانگرهای خونشناسی یا آسیب اندامها از طریق تجزیه و تحلیل بافت شناسی یا بیوشیمیایی مشاهده نشده است. این یافته ها دانشمندان را به این باور رسانده است که دوز درون سلولی مهمترین عامل بازدارنده برای سمیت QD است.  بنابراین ، عوامل تعیین کننده آندوسیتوز QD که غلظت داخل سلولی موثر مانند اندازه QD ، شکل و شیمی سطح را تعیین می کنند ، سمیت آنها را تعیین می کنند.

خواص نوریویرایش

در نیمه هادی ها ، جذب نور به طور کلی منجر به هیجان الکترون ازباندظرفیتی به باند انتقال می شود و یک سوراخ را بجامی گذارد.  الکترون و سوراخ می توانند به یکدیگر متصل شوند تا یک اگزیتون تشکیل شود.  هنگامی که این اکسیتون دوباره نوترکیبی شود (به عنوان مثال الکترون وضعیت زمین خود را از سر می گیرد) ، انرژی اگزیتون می تواند به عنوان نور ساطع شود.  این فلورسانس نامیده می شود.  در یک مدل ساده ، انرژی فوتون ساطع شده را می توان به عنوان مجموع انرژی شکاف باند بین بالاترین سطح اشغال شده و کمترین سطح انرژی غیر اشباعدرنظرگرفت. انرژی های حفره ای از سوراخ و الکترون برانگیخته و انرژی محدود  اگزیتون (جفت الکترون سوراخ)از آنجا که انرژی حبس بستگی به اندازه نقطه کوانتومی دارد ، می توان با تغییر اندازه نقطه کوانتومی در طول سنتز شروع ، جذب و انتشار فلورسانس تنظیم کرد.  هر چه نقطه بزرگتر باشد ، قرمزتر (انرژی پایین تر) از شروع جذب و طیف فلورسانس جذب می شود.  در مقابل ، نقاط کوچکتر نور را جذب می کنند و ساطع می کنند.  مقالات اخیر در فناوری نانو و ژورنال های دیگر نشان می دهد که شکل نقطه کوانتومی نیز می تواند عاملی برای رنگ آمیزی باشد ، اما هنوز اطلاعات کافی در دسترس نیست.  علاوه بر این ، نشان داده شده است که طول عمر فلورسانس با اندازه نقطه کوانتومی تعیین می شود.  نقاط بزرگتر سطح انرژی نزدیک تری دارند که در آن می توان جفت الکترون سوراخ گرفتار شد.  بنابراین ، جفت های سوراخ الکترون در نقاط بزرگتر طولانی تر زندگی می کنند و باعث می شوند نقاط بزرگتر عمر طولانی تری نشان دهند.

برای بهبود عملکرد کوانتومی فلورسانس ، نقاط کوانتومی را می توان با "پوسته" از یک ماده نیمه هادی باند گپ بزرگتر در اطراف آنها ایجاد کرد. 

برنامه های کاربردی بالقوهویرایش

نقاط کوانتومی به دلیل ضریب دقت بالا در کاربردهای نوری بسیار امیدوار کننده هستند. آنها مانند ترانزیستور الکترونی asingle عمل می کنند و اثر محاصرهCoulomb را نشان می دهند.  نقاط کوانتومی همچنین به عنوان پیاده سازی quubits برای پردازش اطلاعات کوانتومی و به عنوان عناصر فعال برای ترموالکتریک پیشنهاد شده است.

تنظیم اندازه نقاط کوانتومی برای بسیاری از برنامه های بالقوه جذاب است.  به عنوان مثال ، نقاط کوانتومی بزرگتر نسبت به نقاط کوچکتر تغییر طیف بیشتری به سمت قرمز دارند و از خصوصیات کوانتومی کمتری برخوردار هستند.  در مقابل ، ذرات کوچکتر به فرد اجازه می دهد از جلوه های کوانتومی ظریف تر استفاده کند.

نقاط کوانتومی صفر بودن ، نقاط چگالی واضح تر از ساختارهای بعدی دارند.  در نتیجه ، آنها دارای ویژگی های حمل و نقل و نوری برتر هستند.  آنها در لیزرهای دیود ، آمپلی فایر و حسگرهای بیولوژیکی کاربردهای بالقوه ای دارند.  نقاط کوانتومی ممکن است در یک میدان الکترومغناطیسی به طور محلی تقویت شده تولید شده توسط نانوذرات طلا ، که پس از آن می توان از طنین سطح پلاسمون در طیف تحریک فوتولومینسانس از نانوکریستالهای ZnS مشاهده می شود ، هیجان زده شود.  نقاط کوانتومی با کیفیت بالا به دلیل داشتن پروفایل های تحریک گسترده و طیف انتشار باریک / متقارن ، مناسب برنامه نویسی و رمزگذاری نوری هستند.  نسل جدید نقاط کوانتومی از پتانسیلهای بسیار دور برای مطالعه فرآیندهای داخل سلولی در سطح تک مولکولی ، تصویربرداری سلولی با وضوح بالا ، مشاهده طولانی مدت در داخل بدن مشاهده قاچاق سلولی ، هدف قرار دادن تومور و تشخیص استفاده می کنند.

نانوکریستال های CdSe یک نورسنج کننده سه گانه کارآمد هستند. تحریک لیزر از نانوذرات CdSe کوچک ، استخراج انرژی حالت هیجان زده از نقاط کوانتومی را به محلول فله ای امکان پذیر می سازد ، بنابراین درب را برای طیف گسترده ای از کاربردهای بالقوه مانند فتودینامیک درمانی ، دستگاه های فتوولتائیک ، الکترونیک مولکولی و کاتالیز باز می کند.

در تجزیه و تحلیل بیولوژیکی مدرن ، انواع مختلفی از رنگهای آلی استفاده می شود.  با این حال ، با پیشرفت فناوری ، انعطاف پذیری بیشتری در این رنگها جستجو می شود. برای این منظور ، نقاط کوانتومی به سرعت نقش را تکمیل می کنند ، که از نظر رنگ بر روی ارگانیک های سنتی از نظر تعداد مختلفی برتر است ، که یکی از سریعترین آنها روشنایی (با توجه به ضریب انقراض زیاد همراه با عملکرد کوانتومی قابل مقایسه با رنگهای فلورسنت) است و همچنین پایداری آنها (اجازه می دهد تا میزان کمتری از فوتوبالیزاسیون). تخمین زده شده است که نقاط کوانتومی 20 برابر درخشان تر و 100 برابر با ثبات تر از گزارشگران سنتی فلورسنت هستند. برای ردیابی تک ذرات ، چشمک زدن های نامنظم نقاط کوانتومی یک اشکال جزئی است.  با این حال ، گروه هایی وجود داشته اند که نقاط کوانتومی ایجاد کرده اند که در واقع بدون چشم پوشی هستند و کاربردهای آنها را در آزمایش های ردیابی تک مولکول ها نشان داده اند.

استفاده از نقاط کوانتومی برای تصویربرداری سلولی بسیار حساس ، پیشرفتهای اساسی را نشان داده است. بهبود مقاومت پذیری نقاط نقاط کوانتومی ، برای مثال ، امکان دستیابی به بسیاری از تصاویر متوالی هواپیمای کانونی را فراهم می کند که می توانند در یک سه بعدی با وضوح بالا بازسازی شوند.

تئوریویرایش

نقاط کوانتومی به لحاظ نظری به عنوان یک نقطه مانند یا یک صفر بعدی (0D) توصیف می شوند.  بسیاری از خصوصیات آنها به ابعاد ، شکل و مواد ساخته شده QD بستگی دارد.  معمولاً QD ها خاصیت ترمودینامیکی مختلفی را از مواد عمده ای که ساخته می شوند ، ارائه می دهند.  یکی از این تأثیرات افسردگی نقطه ذوب است.  خواص نوری QD های فلزی کروی به خوبی توسط پراکندگی Mie توضیح داده شده است.

محدودیت کوانتومی در نیمه هادی هاویرایش

در یک بلور نیمه هادی که اندازه آن از دو برابر شعاع اگزیتون بور آن کوچکتر است ، اگزیتون ها فشرده می شوند و منجر به محصور شدن توکانتوم می شوند.  سطح انرژی را می توان با استفاده از ذره در یک جعبه مادربرد که انرژی حالت ها به طول جعبه بستگی دارد ، پیش بینی کرد.  با مقایسه اندازه نقطه کوانتومی با شعاع بور توابع الکترون و موج سوراخ ، می توان 3 رژیم را تعریف کرد.  "رژیم محصور قوی" به عنوان شعاع نقاط کوانتومی کوچکتر از شعاع الکترونی و سوراخ بور تعریف می شود ، هنگامی که نقطه کوانتومی از هر دو بزرگتر است ، "محصور ضعیف" داده می شود.  برای نیمه هادی هایی که الکترون و شعاع سوراخ به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت هستند ، "رژیم محصور در حد متوسط" وجود دارد ، که در آن شعاع نقطه کوانتومی بزرگتر از شعاع بور یک حامل بار (به طور معمول سوراخ) است ، اما حامل بار دیگر نیست.

انرژی شکاف باند شکاف باند با تقسیم سطح انرژی می تواند در رژیم محکم قویتر کوچکتر شود. این منجر به افزایش کل انرژی انتشار می شود (مجموع سطح انرژی در شکافهای باند کوچکتر در رژیم محکم قویتر از سطح انرژی در شکافهای باند سطح اصلی در رژیم محصور ضعیف بزرگتر است) و انتشار  در طول موجهای مختلف  اگر توزیع اندازه QD به اندازه کافی به اوج نرسد ، جمع شدن طول موجهای انتشار چندگانه به عنوان طیف مداوم مشاهده می شود.  الکترون و سوراخ را می توان هیدروژن در مدل بور با هسته هیدروژن جایگزین سوراخ بار مثبت و جرم الکترون منفی دانست.  سپس سطح انرژی اگزیتون می تواند به عنوان محلول ذره در یک جعبه در سطح زمین (1 نفر) با جرم جایگزین شده توسط جرم کاهش یافته نشان داده شود.  بنابراین با تغییر اندازه نقطه کوانتومی می توان انرژی محرک اکسیژن را کنترل کرد. انرژی خارج از اگزیتون وجود جاذبه کولوم بین الکترون دارای بار منفی و سوراخ بار مثبت است.  انرژی منفی درگیر در جاذبه متناسب با انرژی ریدبرگ و برعکس متناسب با مربع ثابت دی الکتریک وابسته به اندازه نیمه هادی است.  وقتی اندازه بلور نیمه هادی از شعاع Exciton Bohr کوچکتر باشد ، تعامل کولمب باید متناسب با شرایط اصلاح شود.

کاربردهاویرایش

این نیمرساناها امروزه استفاده‌های گوناگونی در صنعت دارند و از آنها در ساخت لامپهای ال‌ای‌دی، باتری‌های خورشیدی و... استفاده می‌گردد. در پزشکی نیز از کوانتوم داتها برای طراحی و ساخت نانو-زیست-حسگرهای بسیار حساس و با پایداری نوری بالاتر نسبت به رنگریزه‌های مرسوم استفاده می‌شود.


جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Quantum dot». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۳ ژوئن ۲۰۱۳.