Giriş Giriş Giriş

Kuantum limiti, yarı iletken nanoyapıların optik ve elektronik özelliklerini derinden değiştiren temel bir fenomendir. Bir malzemenin boyutları, betonarme ile karşılaştırılabilir bir ölçeke indirgenebilir veya en dramatik sonucun büyüklüğüne bağlı olarak, optik absorpsiyon spektrumunun büyüklüğüne bağlıdır, elektronların ve deliklerin hareketi nasıl kısıtlanır.Bu uzaysal sınırlama, enerji seviyelerinin sabit devletlerle sürekli tozlaşma yapısını değiştirir.

Kuantum Güvenini Anlamak

Kuantum limiti elektronların ve deliklerin dalga doğasından kaynaklanmaktadır. Bir toplu yarı iletkende, şarj taşıyıcılar üç boyutta özgürce hareket edebilir, sabit bir grup boşluğu tarafından ayrılmış enerjilerin sürekli grupları oluşturur. kristalin fiziksel büyüklüğü taşıyıcının de Broglie dalga boyun eğlendirici olduğunda ()

kuantum sınırlılığı gücü, hareketin sınırlandığı boyutlara bağlıdır:

  • [FONT=0)Zero-boyut (0D))[D)[Dönetici: tüm üç uzaysal yönlerde sınırlılık. Bu, atom benzeri enerji seviyelerinde en belirgin ölçümleme sağlar.
  • [D)[0]Bir boyutlu (1D)[D)[D)[Düzücüler veya nanorods: iki yönde sınırlı, eksen boyunca ücretsiz hareket.
  • [FONT:0] İki boyutlu (2D)) - Kuantum kuyuları: tek yönde (çoğunlukla), uçakta özgür hareket.

Sınırlama derecesi nanoyapı büyüklüğü oranı ile karakterize edilir:0)L[Düzge:0)[B][D][D][/FONT=)[Dönetici:2)[Dönetici[Dönetici) ve elektron ve delik ayrı olarak ölçülmektedir.[Dönetici/Dönetici/Dönetici/Dönetici/Dönetici)[Dönetici: 9->[Dönetici/Dönetici/Dönetici).

Band Gap ve Optik Abhidrasyona Etkisi

Optik absorpsiyon üzerindeki kuantum etkisi, akrep kenarın mavi bir geçişidir - komponksiyonun başlangıcında nanoyapı büyüklüğü azalır.Bu, etkili bir grup boşluğunda artıştan doğar.Bir yarı iletkende, band boşlukları [Dönemli enerji geçişi][Dönemli enerjiler[Dönemli enerjiler[Dönemli)[Dönemli sistemlerde [Dönemli)

[FONT:0][DÜDÜDÜDÜDÜŞÜŞÜNÜ: ÂHÂH: ÂHÂH: ÂHÂH: ÂHÂH: ÂHÂHÂH- ÂHÂH- ÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂH ÂH ÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH Â

Güçlü bir sınır rejiminde küresel kuantum için en basit model (toplam engelleri olan küresel bir kutuda) tahmin eder:

[FONT:0) {8|[DÜye Olmayanlar[Üye Olmayanlar İçindekiler[Üye Olmayanlar İçindekiler)[Üye Olmayanlar İçindekiler[Üye Olmayanlar İçindekiler)

[FONT=0] [FONT=0)[FONT=[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=[değiştir | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=[değiştir | kaynağı değiştir]) | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir]

Optik absorpsiyon yarı iletkenler - hem de sınırlı - devletlerin ortak yoğunluğu (JDOS) ve JDOS, bant kenarına yakın JDOS, ayrık geçiş enerjilerine göre değişir.Bu, absorpsiyonun sürekli olarak yüksek çözünürlükte bir dizi yüksek çözünürlükte meydana gelir.

Boyut-Dependent Abhidror Spectra: Örnekler

En ünlü örnek, kuantum dotları olarak sentezlandığında, bu tonabilite, yaklaşık 5 nm dot için kırmızı uçtan (örneğin, mavi-yeşil bölgeye (örneğin, 2 nm dot) açıklanabilir.

Benzer şekilde, sulfid (PbS) kuantum noktaları, 0,1 eV (Infrared) kombinde, yakın-infrared ve hatta görünür aralıklarda uygulama için kritik olabilir.Indium arsenide (Inure) ayrıca telecom dalgalama cihazlarında potansiyel uygulamalarla sınırlı etkiler gösterebilir.

Önemli olarak, absorpsiyon özellikleri ilk eksilgen tepe ile sınırlı değildir. Yüksek enerji geçişleri (örneğin, 1Pe 1De, 1De-1Dh) aynı zamanda boyut dağılımını belirlemek için kullanılan yapısal bir absorpsiyon spektrumu üretmektedir.

Kuantum Konsensümental için Teorik Modeller

Parçacık-in-a-Box ve Etkili Kitlesel Açıklama

kuantum noktaları için en basit doğru model, etkili bir kitle ile standarttır:0) Her bir taşıyıcı için bir kutuda, ilk önce Brus tarafından kuantum dotlarla bir araya getirilen, birçok malzeme için karmaşık periyodik potansiyel, özellikle de büyük etkili kütleli ve güçlü bir sınırlılık ile değiştirilir.

K·p Teorisi

Daha kesin hesaplamalar için - özellikle dar-gap yarı iletkenleri için (örneğin, PbS) ve grup karıştırma etkilerini içerecek şekilde - kuantumlama () yöntemi kullanılır.Bu yaklaşım, sadece zemin-devlet dışı enerjilerini değil aynı zamanda kutuplu özelliklerini de tahmin edebilir.

Atomistik ve Semiempirical Methods

ultra küçük kümeler için (diameter <2 nm), EMA varsayımlarının parçalanması, atomik yöntemler gibi sıkı-binding veya piyonel yöntemler gereklidir. Bunlar, ayrık atomik yapı, yüzey baraj bağlar ve yeniden inşa.

Kuantum Konsensüzyonlarının Deneysel Manifestations of Quantum Confinement

Nanoyapılarda kuantum sınırlılığının en doğrudan deneysel kanıtları optik absorpsiyon ve fotolumines (PL) spektroskopi ile ilgilidir.Farklı boyutlardaki bir dizi kuantum yoğunluğu, absorpsiyon spektral zirvesine ait sistematik bir mavi değişim gösterir.Thechange takes the Optical Toxic.0Conts.1/R|D|Düzücüksel örnekler farklı kuantum eyaletlere ait birçok absorpsiyon zirvesini gösterir. (1S, 1P, 1D, vb.).

kuantum kuyuları (2D sınırlı), absorpsiyon spektrumu iki boyutlu eyaletlerin iki boyutlu yoğunluğundan kaynaklanan bir adım gibi bir şekil gösterir, oda sıcaklığında belirgin bir şekilde exitonik rezonanslar ile.Kuantum telleri (1D) tipik olarak daha güçlü Coulomb etkiler ve bir boyutlu altgruplar gösterir.

Bir başka önemli gözlem, 10 cm için bir absürtün ışığı çok verimli bir şekilde absorbe edebilir – tek bir dot 10 cm|) gibi uygulamalarda tek bir parçaya sahip olabilir.

Ayrıca, sınırlılık, yüksek sıcaklıklara devam edebilir, ki bu sağlamlık, oda sıcaklığında çalışan pratik cihazlar için önemlidir. Sonuç olarak, ek olarak, eksonik absorpsiyon özellikleri yüksek sıcaklıklara kadar devam edebilir, yarı iletkenlerin genellikle oda sıcaklığında ayrıştırıldığı gibi.

Teknoloji için Implikasyonlar

Kuantum Güneş Hücreleri

Kuantum sınırlılığı, kuantum dotların toparlanmasını güneş spektrumu ile çakışmaya olanak sağlar. Bir umut verici konsept, yüksek çözünürlükte bir gerilimin nerede olduğunu gösteren orta-grup güneş hücresidir. - yüksek-vap hostun sempozyumlu bir çiftleri oluşturabilir, potansiyel olarak yüksek çözünürlükte bir limitin ötesinde foton verimliliğini artırabilir.

Işık-Eating Diodes (LEDs) ve Ekranlar

Kuantum Dot LEDleri (QD-LEDs) kuantum dotlardan dar, değerli emisyonlar kullanıyor ve yüksek çözünürlükte bulunan mavi rezotik cihazlar[DD LED) ile ayarlanan bu, yalnızca dot büyüklüğü ile belirlenir.QD Vision[DQD Vision[DQD D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D FONT N N N FONT S][/FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT FONT

Lazerler ve Optik Amplifiers

Kuantum temelli lazerler, mevcut yoğunluktan daha düşük olan ve sıcaklık istikrarına sahip olan ayrık yoğunluktan faydalanır.Seksik spektrumu, kazanım lazerleri kontrol ederek, lazer emisyonu geniş bir dalga aralığında ayarlanabilir (örneğin, 1.3-1.55 μm for optik iletişim için).

Biyolojik Görüntüleme ve Sensing

kuantum uçlarının büyüklüğü, çoklu renkler için tek bir ışık kaynağı ile sömürülüyor. Farklı büyüklükteki kuantum görüntüleme için (örneğin, CdSe/ZnS çekirdeği /shell) farklı dalgalarda absorbe edilir, aynı anda çok sayıda renk alıntısına izin verir.

Fotodetectors

Kuantum fotodetektörler, özellikle de kızılötesi'de, grup boşluğunu sınırlı bir şekilde tertemizleme yoluyla tertemizleme yeteneğinden yararlanın.Koidal kuantum, kısa dalgalı kızılötesi (SWIR) için fotodet fotodetektörler gece görüş, otonom araçlar ve spektroskopi.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, birkaç zorluk optik absorpsiyon uygulamaları için kuantum sınırlamayı kullanmaya devam ediyor.:0)Surface eyaletler) ve baraj bağlar, nonradiative recombinasyon ve ⁇ diffüzyona neden oluyor, absorpsiyon verimliliğini artırıyor ve ölçüm cihazlarının performansını azaltır.

[FONT=0]Toxic elements[Dönetici:0] Birçok yüksek performanslı kuantum Dots (Cd, Pb, Hg) çevre ve düzenleyici endişeler yükseltmektedir.InP/ZnS, CuInS), ve silikon kuantum noktaları aktif olarak kuantumda CdSe'u foto aydınlatma kuantum veriminde artırdı ancak hala kuantum gecikme ve stabilitede gecikmeler ve görünür aralıkta istikrar ve istikrar içinde gecikmeler.

Başka bir sınır:0)perovskite kuantum dots[Dönetici: 1)[Düzg:2).3[Dönetici:0)[Cl, Br, I) Bunlar olağanüstü yüksek absorpsiyon katları, hata toleransı ve dar emisyonlar göstermiştir, ancak çevre koşulları altında istikrarsızlıktan muzdariptir.

Teorik tarafta, [[0)many-sivre etkileri[Dönetici:2) Elektro-fonakt, ekste-uygulama, ekste-exciton etkileşimleri gibi basit parçacık-a-boxların ötesinde, ve taşıyıcı multiplikasyonun, cihaz tasarımını yönlendirmek için daha doğru modele ihtiyacı vardır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kuantum limiti, yarı iletken nanoyapıların optik absorpsiyonunu kontrol etmek için güçlü bir araçtır.Bu tunability, gelişmiş osilatör gücü ile birlikte, güneş enerjisi dönüşümü, ışık emisyonu, fotodeteteptör spektrumu ve biyolojik görüntüleme alanlarında devrimsel teknolojilere olanak sağlar.

[FONT:0] Daha fazla okuma için:
[FONTD: 4]QNNN BERSQNTR:[FLT: 5][D][[D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=D][/FONT=)[FONT=[FONT=[FONT=FONT=)[FONT=[FONT=[FONT=))[FONT=[FONT=[FONT=[FONT=