مقدمة

والحبس الكمي ظاهرة أساسية تؤدي إلى تغيير عميق في الخصائص البصرية والإلكترونية للهياكل النانوية شبه الموصلية، وعندما تتقلص أبعاد المواد إلى مستوى مماثل لحجم إشعاع بحري أو موجة البولي من الناقلات (التي تقل عن 10 إلى 20 مقياسا بحريا)، فإن حركة الإلكترونات والثقوب تصبح مقيدة.

فهم الكم

"الوضع الكميّ نابع من موجة الإلكترونية والثقوب" "في شبه الموصلات، يمكن لحاملي الشحنات أن يتحركوا بحرية بثلاثة أبعاد، يتكونوا من مجموعات متواصلة من الطاقات المسموح بها تفصلها فجوة ثابتة" "عندما يصبح الحجم المادي للبلورة قابلاً للقيد في موجة الناقلة "بروغلي تي

ويتوقف مدى قوة الحبس الكمي على الأبعاد التي يُحصر بها الاقتراح:

  • Zero-dimensional (0D)] - النقاط الكمية: الحبس في جميع الاتجاهات المكانية الثلاثة، وهذا يعطي أكبر تقدير كمي، مع مستويات للطاقة شبه الذرة.
  • One-dimensional (1D)] — Quantum wires or nanorods: confinement in two directions, free motion along the axis.
  • Two-dimensional (2D)] - Quantum wells: confinement in one direction (thickness), free motion in the plane.

Most of confinement is characterized by the ratio of the nano structure size L to the exciton Bohr radius aB .

الأثر على حزمة الضم والامتصاص البصري

The primary effect of quantum confinement on optical absorption is a blue shift of the absorption edge - the onset of absorption moves to higher photon energies as the nano structure size decreases. This arises from an increase in the effective band gap. In a bulk semiconductor, the band gap E[FLT:]g

Egdot = Eg]bulk + DIE

وبالنسبة لنقاط كمية مقطعية في نظام الحبس القوي، فإن النموذج الأبسط (الجسيم في صندوق مختلط مع حواجز لا نهائية) يتوقع ما يلي:

adE]confinement = (h2 / 8meR

me[FLT:][[FLT]] [التحولات] [الحجمية] [الحجم:] [الحجم:5]]] [الحجم: 7] هي الكتلة الفعالة للكهرباء والثقوب،

ويحدث هذا التحلل في شكل نسقي من العناصر شبه الموصلة - في الأغلب والوحدات المحصورة - نتيجة للكثافة المشتركة للدول وعناصر مصفوفة الانتقال، ويختلف الاختلاف في السلاسل التي تنطوي على تضخم في النطاقات بحيث يصبح الاختلاف في الحجم الحاد (الحجم الحاد) (هاء - (ز)

Size-Dependent Absorption Spectra: Examples

وأكثر الأمثلة احتفاء هو سد الكدميوم (CdSe)() وتتكون الفجوة في مجموعة الـ 1.74 (الأشعة تحت الحمراء)() وعندما تكون مركباً كنقطة كمية، يمكن أن تُغطى حافة الاستيعاب من الطرف الأحمر للطيف المرئي (مثلاً، 2،0، 5 ميلاً مربعاً) إلى المنطقة الزرقاء.()

وبالمثل، يمكن ملاحظة النقاط الكميّة التي تحتوي على سلفيد الرصاص، والتي تبلغ فجوة السعة فيها 0.41 إي في (الأشعة تحت الحمراء) بحيث تستوعب في النطاق القريب من تحت الحمراء وحتى المرئي، وذلك بتقليص حجم النقطتين، وهذا أمر حاسم بالنسبة للتطبيقات التي تستخدم في أجهزة الكشف الضوئي والزنزانات الشمسية ذات الترددات العالية، كما أن استخدامات الأرسينيدييوم يمكن أن تُظهر آثاراً واضحة في العزل.

ومن المهم أن سمات الامتصاص لا تقتصر على أول عملية نقل طاقة، كما أن التحولات العالية للطاقة )مثلا، ١ بيزوي، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و١، و/٢(، كما تظهر، مما ينتج طيفا من الاستيارات الاستيارات الاختراقية مصممة يمكن استخدامها لتحديد الحجم الحقيقي، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢٧، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢، و/٢

النماذج النظرية للمحتوى الكمي

البوليك البوليك والتكرار الفعال

وأبسط نموذج دقيق للنقاط الكمية هو الجسيمات البخارية في صندوق مع حاجز محتمل لا نهائي، مقترناً بالتقارب الكتلي الفعال (EMA) وفي نظام المعلومات البيئية، يستعاض عن الإمكانات الدورية المعقدة للبلورة بوسيلة موحدة ذات كتلة فعالة m* لكل ناقل، وهذا النموذج، الذي يطبق أولاً على الجرعات الكبيرة (Brontum)

ك - نظرية

Insobitments - the [FLT: FT:] method is employed. In-Flate) This approach expands near the bandstate edges using a basis of bulk Bloch functions. It correctly treats the non-parabolicity of the non-paraling quabolicity.

الطرائق الذرّية والشبهية

وبالنسبة للمجموعات التي تُعدَّل فيها كميات كبيرة (المقياس 2 ن م)، حيث تُنخفض افتراضات المكافحة، فإن الحسابات الذرّية مثل الأساليب الملزمة أو المُحتملة، ضرورية، وهي تتناول التركيبة الذرية المتباينة، والسندات القائمة على التفكك السطحي، وإعادة البناء، ويمكنها أن تُعاد صياغة الهيكل الدقيق للدول المفترسة، بما في ذلك التقسيم من الكريستالات الكريستالية الكريستالية، والنماذج الاصطناعي.

التجارب التجريبية للمصادرة الكينتوم

The most direct experimental evidence of quantum confinement in nano structures comes from optical absorption and photoluminescence (PL) spectroscopy. For a series of quantum dots with varying sizes, the absorption spectra show a systematic blue shift of the first exciton quality top. The shift follows the predicted /R[2]

وفي آبار كمية (2D) يظهر طيف الاستيعاب شكلاً شبيهاً بالخطوة الناشئة عن الكثافة الثنائية للدول، مع وجود صدمات إبادة واضحة في درجة حرارة الغرفة، وتظهر الأسلاك الكهرمائية (1D) عادة آثاراً قوية على كولومب وشبهات فرعية ذات أبعاد واحدة.

وثمة ملاحظة رئيسية أخرى هي الزيادة في قوة الفستق لكل نقطة مع انخفاض الحجم، وهذا يعني أن النقاط الكمية الصغيرة يمكن أن تستوعب الضوء بكفاءة كبيرة - ويمكن أن يكون هناك نقطة واحدة متداخلة للاستيعاب حسب ترتيب 10 -15] cm)2(، قابلة للاستغلال في الممتلكات الكبيرة.

وبالإضافة إلى ذلك، يعزز العزل الطاقة الملزمة للطوابق، التي يمكن أن تتجاوز الطاقة الحرارية عند درجة حرارة الغرفة (26 مي في) بالنسبة للنقاط الصغيرة، ونتيجة لذلك، يمكن أن تستمر سمات الامتصاص الحاد إلى درجات حرارة عالية، خلافاً لشبه الموصلات التي تنفصل فيها المبيدات عادة عن درجة حرارة الغرفة، وهذا الارتداد حاسم بالنسبة للأجهزة العملية العاملة في ظروف المحيطة.

الآثار على التكنولوجيا

Quantum Dot Solar Cells

ويسمح الكم بالضغط على الكم من النقاط الكمي للتداخل مع الطيف الشمسي، ومن المفاهيم الواعدة الخلية الشمسية المتوسطة النطاق التي تُدرج فيها النقاط الكميّة في مضيف واسع النطاق، ويمكن أن تشكل الدول المحصورة على نطاق الكمي نطاقاً وسطياً يستوعب صوراً ذات نطاق فرعي، ويزيد من الصورة الفوتوغرافية ويحافظ على كمية عالية من الكول.

الـ ديود الـمـتـنـة الـضـوءـة والـمـوسيـل

(ب) تستغل كمية الانبعاثات الخفيفة من الجرعات الكهرولومية (الأجهزة المضغوطة) الانبعاثات الضيق والموحدة من النبائط الكمية، ويُحدد لون الانبعاثات فقط بحجم النقط، وليس المواد المضيفة، وهذا يتيح عرضها بلوحة استثنائية (اللوحات البلاستيكية من عيار 30 ملم) وقياس لون واسع النطاق.

أجهزة التصفيق الضوئية

ويستفيد الليزر المستند إلى النبات الكثيف من الكثافة المتباينة للدول، التي تقل الكثافة الحالية وتحسن استقرار درجة الحرارة، ويعرف طيف الاستيعاب صورة المكسب؛ ويمكن، عن طريق التحكم في حجم النقط وتكوينها، أن يُستخدم لانبعاث الليزر عبر مجموعة واسعة من الأنهار الموجية (مثل 1.3 إلى 1.55 ميكروم للأجهزة الضوئية).

التصوير البيولوجي والاستشعار

ويُستغل الامتصاص الكمي للنقاط الكمية للتصوير المتعدد الأوكسجين، وتُستَمَد النقاط الكمية المختلفة (مثلاً، النسيج/الغطاءات) في مختلف الأغصان الموجية، مما يتيح القذف المتزامن للألوان المتعددة ذات المصدر الخفيف الواحد، وتُستَمَدُها نطاقات الارتفاع وكميات العالية الكفاءة في الارتداد.

محررات مواد

وتستخدم أجهزة التصوير ذات النقطتين الكميتين، ولا سيما في الجزء المتخلف، القدرة على تحديد ثغرة الفرق عن طريق العزل، وتستخدم أجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة في الرؤية الليلية، والمركبات المستقلة، والمسح المطياف، ويمكِّن المعامل العالي لاستيعاب الجرعات الكميّة أجهزة التجميل ذات الرشّة العالية من القدرة التنافسية للأداء.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

Despite the remarkable progress, several challenges remain in exploiting quantum confinement for optical absorption applications. Surface states and dangling bonds cause nonradi spectrumbination and spectral diffusion, reducing absorption efficiency. Core/shell structures (eg partly size CdSe/Zntti)

Toxic elements] in many high-performance quantum dots (Cd, Pb, Hg) raise environmental and regulatory concerns. Cadmium-free alternatives like InP/ZnS, CuInS]2, and silicon photontum dots

وثمة حدود أخرى هي perovskite quantum dots] (CsPbX3, X = Cl, Br, I). وقد أظهرت هذه النقاط معامل استيعاب عالية بشكل استثنائي، والتسامح إزاء العيوب، والانبعاثات الضيقة، ولكنها تعاني من عدم الاستقرار في ظل ظروف عابرة.

On the theoretical side, many-body effects] beyond the simple particle-in-a-box such as electron-phonon coupling, exciton-exciton interactions, and carrier multiplication need more accurateing to guide devices design. ] Strain engineering in core/shell systems.

خاتمة

إن العزل الكمي أداة قوية لمراقبة الامتصاص البصري للهياكل النانووية شبه الموصلات، إذ يمكن سد الفجوة في النطاقات، وتحويل طيف الاستيعاب من حافة مستمرة في التراكم الكمي إلى ذروة مفصّلة ومعتمدة على الحجم، مما مكّن من تحويل التكنولوجيات الضوئية ذات الأثر البيولوجي، إلى نماذج متطورة للغطاء.

For further reading:
- Quantum Dotia]
- [Fplay:7]