緒論

量子點( QD)是一種新型的半導體納米晶材料，其尺寸小于或接近其塊體材料的激子玻爾半徑。常見的半導體材料有Si、Ge、Ⅱ-Ⅵ族化合物(如CdSe)和Ⅲ-Ⅴ族化合物(如InP)等。當這些塊狀半導體材料的尺寸大于其激子玻爾半徑時，電子和空穴在塊狀材料中能夠自由獨立地運動。然而當量子點的尺寸小于自身的激子玻爾半徑時，受到光激發后，其價帶上的一個電子會躍遷到導帶，留下一個空穴在價帶，電子和空穴由于庫侖作用形成一個激子，被限域在比激子玻爾半徑小的空間中，電子和空穴將量子化，被稱為納米材料的“量子尺寸效應”。這種量子尺寸效應使得量子點具有離散的能級，從而賦予它獨特的物理化學性質。[1]膠體半導體納米晶具有尺寸相關性的粒子特性，同時其表面配體使其具有溶液可加工性，這使得膠體半導體納米晶具有“粒子-溶液”二象性。

圖0. 1(a)展示了分子、量子點和塊狀半導體材料的能級示意圖。其中分子軌道能級圖是由最高占據分子軌道( HOMO)/最低未占分子軌道( LUMO)組成，而量子點的能級圖由一些離散的能級組成，塊狀半導體材料則由導帶和價帶組成。圖0. 1(b)展示了塊狀半導體材料、二維-量子片、一維-量子線和零維-量子點的電子和空穴被限域的空間范圍以及各自的能量與電子態密度因材料不同尺寸大小而呈現的函數關系。對于塊狀半導體材料，其在三個維度上的尺寸都大于自身的激子波爾半徑，電子和空穴能夠自由獨立地在三個維度方向上運動;對于二維的量子片，其在二個維度上的尺寸大于自身的激子玻爾半徑，電子和空穴能夠自由獨立地在兩個維度方向上運動;對于一維的量子線，其在一個維度上的尺寸大于自身的激子玻爾半徑，電子和空穴能夠自由獨立地在一個維度方向上運動;而對于零維的量子點，其在三個維度上的尺寸都小于自身的激子玻爾半徑，電子和空穴在所有維度上都被限制自由獨立運動。一般情況下，量子點是二維的量子片、一維的量子線和零維的量子點的統稱。

圖0. 1 (a) 分子、量子點和塊狀半導體材料的能級示意;(b) 塊狀半導體材料、二維-量子片、一維-量子線和零維-量子點的電子和空穴被限域的空間范圍以及各自的能量與電子態密度因材料尺寸不同而呈現的函數關系