מבוא

הגבלת קוונטית היא תופעה בסיסית שמשנה עמוק את התכונות האופטיות והאלקטרוניות של nanostructures למחצה מוליכים למחצה. כאשר הממדים של חומר מתכווץ בקנה מידה דומה רדיוס בוהר או אורך הגל של דה ברוגלי של ספקים אחראיים (בדרך כלל מתחת 10–20 ננומטרים), התנועה של אלקטרונים וחורים הופכת למוגבלת זו של מחזור מרחבי מוביל להיקף של רמות האנרגיה הקוונטיות, החלפתן של תופעות לוואי מדויקות של חומר זה, עם אפקט בקרה אופטית, אשר מאפשר אפקט מדויק של חומר בקרה אופטית עם אפקט בקרה אופטית, אשר מאפשר אפקט מדויק.

הבנה של Quantum Confinement

(התחמצות הקוונטיות) נובעת מהטבע הגל של אלקטרונים וחורים (ברובם למחצה), נושאת המטען יכולה לנוע בחופשיות בשלושה ממדים, ויצרה להקות רצופות של אנרגיות מותרות נפרדות על ידי פער קבוע של להקה, כאשר הגודל הפיזי של הקריסטל הופך לדומה לרמה של גל ברוגליזציה (FLT:0λ= h/pphr1LT:1, שבו LT:2h:2phh: 3) הוא תנאי רוחב של אורכי הוא תנאי הגל של LT5 הוא תנאי רוחב;

העוצמה של הגבלת הקוונטים תלויה במימדים שבהם התנועה מוגבלת:

  • (ב) ⁇ :0)Zero-ממדי (D)FLT:1 ; dots קוונטיים: הגבלת כל שלושת הכיוונים מרחביים.זה נותן את ההשמנה הבולטת ביותר, עם רמות אנרגיה דמוי אטום.
  • (ב) ⁇ :0) חד-ממדי (1D)FLT:1 - חוטים קוונטיים או ננודדים: הגבלת שני הכיוונים, תנועה חופשית לאורך ציר.
  • (ב) ויקרא י"ד: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) מאופיין בפרשת ה[[המאה ה-20]] ב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]

השפעה על הלהקות גאפ ואופטימית

(ההשפעה העיקרית של הגבלת הקוונטים על ספיגת אופטית היא שינוי כחול של קצה הקליטה - תחילת של ספיגה נע לאנרגיות פוטוניות גבוהות יותר ככל שגודל nanostructure הוא עלייה פער הלהקה האפקטיבי.

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְהַּדָּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי" (בראשית כ"ד)

עבור דואט קוונטי מפואר במשטר המגבלות החזק, המודל הפשוט ביותר (חלקיק בקופסה spherical עם מחסומים אינסופיים) צופה:

(ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]] ב[[1924]]]]]],

ספיגת אופטית במוליכים למחצה - הן גדולות ומוגבלות - נשלטת על ידי הצפיפות המשותפת של מדינות (JDOS) ואלמנטים ממטריקס מעבר. ברובם, JDOS ליד קצה הלהקה משתנה כמו FLT:0 ⁇ (E - E-E - EveFLT גדול יותר מ ⁇ FLT 3:2) ב-hemtumumum, JDOS הופך סדרה של עוצמה חדה של קליטה לאחור (a-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to) לקליטת עוצמה רבה יותר מ ⁇ ) להפחתה משמעותית של מעבר קצר יותר מריבועי) לקליטהטווח קצר יותר של ⁇ .

גודל-Dependent Absorption Spectra: דוגמאות

הדוגמה המפורסמת ביותר היא קדמיום סלנלד (CdSe) בולק CdSe יש פער של כ-1.74 eV (near-infrared) כאשר מסונתז כדוטים קוונטיים, ניתן לכוון את קצה הקליטה מן הקצה האדום של הספקטרום הנראה לעין (למשל, 2.0V עבור 5mt) לאזור כחול-כחול-e (mgreene) לצבע גלוי (nal) לצבע כהה כמעט 22.8.

בדומה, sulfide (PbS) קוונטית dots, עם פער גדול של 0.41 eV (mid-infrared), ניתן לכוונון לספוג בטווח הקרוב-infrared ואפילו גלוי על ידי הפחתת גודל dot.זה קריטי עבור יישומים ב photodetection אינפרא אדום ותאים סולאריים.

חשוב לציין, תכונות הקליטה אינן מוגבלות לפסגה הראשונה של אנרגיה גבוהה יותר (למשל, 1Pe -1Ph, 1De-1Dhsub>hsub>) מופיעים גם, ומייצרת ספקטרום מובנה שניתן להשתמש בו כדי לקבוע את גודל ה-Hoogen.

מודלים תיאורטיים עבור Quantum Confinement

Particle-in-a-Box ו-Prore Mass Approximation

המודל המדויק הפשוט ביותר עבור דוטים קוונטיים הוא החלקיק הספירי בקופסה עם מחסום פוטנציאלי אינסופי, בשילוב עם התוספת ההמונית האפקטיבית (EMA) ב- EMA, הפוטנציאל המחזורי המורכב של הקריסטל הוחלף במדיום אחיד עם מסה יעילה:0*מ*FLT:1 עבור כל נושא.

המונחים:

(ב) חישובים מדויקים יותר – במיוחד עבור מוליכים למחצה צרים (למשל, InAs, PbS) וכוללים את התערובת של אפקטים - FLT:0kpphcioFLT:1 שיטה מועסקת. גישה זו מרחיבה את תפקוד הגל ליד קצה הלהקה באמצעות בסיס פונקציות Bloch רובה.It מתייחסת נכון ל- non-conpicity של להקות ו-ספין-Fbitlingence, אך לא רק לנבא את התכונות של ההפיכה של ה-Falcalcalcalcal-Flasting, אלא גם כן, רק על בסיס פונקציות.

שיטות אטומיות וסמימפיות

עבור אשכולות קטנים אולטרה סגול (דמטר ומוט;2 nm), שבו הנחות EMA מתפרקות, חישובים אטום כגון שיטות רב-לשוניות או פספונטניות הכרחיות.אלה מטפלות במבנה האטומי הנטוש, אג"ח משטח מתפתל, ושיקום.הם יכולים לשחזר את המבנה המצוין של מצבים גרפיים, כולל פיצול משדה קריסטל וצורה של מודלים כאלה הם חיוניים עבור תכונות קוונטיות עם תמונות קוונטיות.

המונחים: Quantum Confinement

(הראיות הניסוייות הישירות ביותר לצמצום הקוונטים ב-Nanostructures מגיע מקליטת אופטית ופוטונין (PL) spectroscopy.עבור סדרה של דואטים קוונטיים עם גדלים שונים, הספקטרום הקליטה מראה שינוי כחול שיטתי של הפסגה הראשונה של הפאריאנית (PLT:01/RFLT2rea:2ph3, 1F) המקבילה לדגימות 1PDS.

בבארות קוונטיות (2D הגבלה), ספקטרום הקליטה מראה צורה דמוית צעד שמקורה בצפיפות הדו-ממדית של מדינות, עם חזרות דיפרטוניות בולטות בטמפרטורת החדר.חוטים קוונטיים (1D) בדרך כלל מציגים השפעות קוביות חזקות יותר וחתכים חד-ממדיים.

[ה] התבוננות מרכזית נוספת היא העלייה בכוח האוקיטור לפי גודלו של גודלו של דבר קטן, כלומר דוטים קוונטיים קטנים יכולים לספוג אור ביעילות רבה מאוד – נקודה אחת יכולה להיות בעלת קליטת צלב על סדר של 1003FLT:0-15-03FLT:1 ס"מFLT:2FLT 3, בדומה למולקולה גדולה של צבע.

בנוסף, הגבלת אנרגיה מחייבת את Exciton, אשר יכול לעלות על האנרגיה התרמית בטמפרטורת החדר (26 meV) עבור נקודות קטנות. כתוצאה מכך, תכונות ספיגה גרפיטוניות יכולות להימשך עד לטמפרטורות גבוהות, בניגוד למוליכים למחצה מרובים שבו המצאות בדרך כלל dissociate בטמפרטורת החדר.חזקות זו חיונית למכשירים מעשיים הפועלים בתנאים מורכבים.

השלכות על טכנולוגיה

תאים סולאריים

הגבלת קוונטית מאפשרת כוונון של הופעת נקודות קוונטיות כדי לחפוף עם ספקטרום השמש.אחד מושג מבטיח הוא תא השמש ביניים-band, שבו dots קוונטית מוטבעת במארח רחב פס-גאפ.מדינות המסוכסות יכולות ליצור להקה ביניים סופגת photons sub-band-gap, להגדיל את התמונה הנוכחית תוך שמירה על פלט גבוה, בנוסף לדגימות קוונטיות יכולות להוכיח את ה-Fcrebton (ME) של אלקטרון-Fercrebton-Feric) באופן פוטנציאלי, 000-Fics-Fics-Fics-Fics-Fic) יכול להגדיל את photos-Frebton-Frecrecrecrecrebton-Ferton-Ferd, 000-Frebt) יכול להגדיל את photons photons-Frebton-Ferton-Frebton-Ferton-Ferton-Frebt) יכול להגדיל את photons, 000-Ferd אנרגיה מרובים (מחדשניים (MEGout-Fic) יכול לייצר photons-Fic) יכול להגדיל את photons photons photons photons-Fre

Light-Emitting Diodes (LEDs) ו- Displays

(הופנה מהדףים קוונטיים (QD-LEDs) מנצלים את פליטת הטונה הצרה, הטונה מהמטים הקוונטיים (התקני אלקטרו-מיונים), צבע הפליטה נקבע אך ורק על ידי גודל ה- dot, לא החומר המארח.זה מאפשר להציג תשואה עם טוהר צבע יוצא דופן (narrow wavewidths of) ו-Blue gamuts כגוןLTF:0Nextuadumrets:

לייזרים ואופטימיים

לייזרים מבוססי קוונטית נהנים מהדחיסות של מדינות, אשר מורידה את צפיפות הסף הנוכחית ומשפרת את יציבות הטמפרטורה.ספקטרום הקליטה מגדיר את פרופיל הרווח; על ידי שליטה בגודל של dot וקומפוזיציה, פליטת לייזר ניתן לכוונון בטווח רחב של אורכי גל רחב (למשל, 1.3-1.55 מיקרומטר לתקשורת אופטית).

אימגינציה ביולוגית ו Sensing

הספיגה בגודל של דוטים קוונטיים מנוצלת עבור הדמיה מרובותxed. dots קוונטית בגודל שונה (למשל, CdSe / ZnS הליבה / ZnS) סופגת באורכי גל שונים, המאפשרת ביטוי סימולטי של צבעים מרובים עם מקור אור יחיד. להקות הקליטה רחב שלהם ואפקטי הכחדה גבוהים להפוך אותם לתווית יעילה.

צילום: Photodetectors

פוטודג'טים קוונטיים, במיוחד באדום, נהנים מהיכולת להתאים את פער הלהקה באמצעות הגבלת זמן. cooidal קוונטי dot photodetectors עבור אינפרא אדום קצר גלי (SWIR) משמשים ראיית לילה, כלי רכב אוטונומיים, ו-spectroscopy. , coefficient גבוהה של dots קוונטית מאפשר מכשירים דקים עם ביצועים תחרותיים ל-אפילפסיה ב-GaAs.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות ההתקדמות המדהימה, כמה אתגרים נשארים ניצול של הגבלת הקוונטים עבור יישומים אופטיים ספיגה (FLT:0) מדינות סורפטים (FLT:1 ו dangling אגרות לא-רידית ו diffusion ספקטרום ספקטרלי, צמצום יעילות הקליטה (מקור) מבנים מרכזיים (למשל, CdSe/ZnS) לפתור את זה, אבל באופן חלקי מציגים 5% ספקטרום: LTS) רחב יותר (הת היקף)

(ב) ב[[1924]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[[[1924]]

עוד גבול (FLT:0)5perovskite קוונטי dotssveFLT (CsPbXFLT:2303FLT 3:, X=Cl, Br, I) הראו כי יעילים ספיגה גבוהה במיוחד, סובלנות פגומה ופליטות צרות, אך סובלים מחוסר יציבות בתנאים קשים.

בצד התיאורטי, (FLT:0) תופעות לוואי של גוף-גוף (FLT:1) מעבר לתיבת החלקיק הפשוט-in-a-box כגון הפיכה אלקטרונית-phonon, אינטראקציות exciton-exciton, ו- Multiplication צריך מודלים מדויקים יותר כדי להנחות את עיצוב המכשיר.FLT:2Strain Engineering EngineeringFLT 3 במערכות ליבה/hells ו-Fiialumt dotststs in the Apocalypse משפיע גם על ספקטרום הספקטרום.

מסקנה

הגבלת קוונטית היא כלי רב עוצמה לשליטה בקליטת אופטית של חלקיקים למחצה nanostructures. על ידי צמצום גודל nanoscale, פער הלהקה יכול להיות מכוונן על טווח רחב, להפוך את הספקטרום מן קצה מתמשך ברובם כדי דיסקרטי, גודל תלוי בגודל של חלקיקים גאותיים. זה טונה, בשילוב עם כוח אנדרוציפר, יש טכנולוגיות מהפכניות באנרגיה סולארית, המרה אור בהיר, הרחבת חומרי הדמיה מודרניים, ואפקט הדמיה חדשה של הדמיה.

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]