Квантовая точка

Ква́нтовая то́чка (КТ, нанокристал, искусственный атом) — фрагмент проводника или полупроводника (например InGaAs, CdSe, CdS или GaInP/InP), носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными. Когда их освещают УФ-светом, электрон в квантовой точке может быть возбуждён до состояния с более высокой энергией. В случае полупроводниковой квантовой точки этот процесс соответствует переходу электрона из валентной зоны в зону проводимости. Возбуждённый электрон может вернуться в валентную зону, высвободив свою энергию в виде фотона. Это излучение света (фотолюминесценция) показано на рисунке справа. Цвет этого света зависит от разницы энергий между зоной проводимости и валентной зоной или от перехода между дискретными энергетическими состояниями, когда зонная структура в КТ нечётко определена.

Наноразмерные полупроводниковые материалы плотно удерживают либо электроны, либо дырки. Удержание похоже на частицу в ящике. Особенности поглощения и излучения квантовых точек соответствуют переходам между дискретными квантово-механически разрешёнными уровнями энергии в ящике, напоминающими атомные спектры. По этим причинам квантовые точки иногда называют искусственными «атомами», подчёркивая их связанные и дискретные электронные состояния, подобно встречающимся в природе атомам или молекулам. Электронные волновые функции в квантовых точках напоминают таковые в реальных атомах. Соединив две или более квантовых точек можно создать искусственную «молекулу», проявляющую гибридизацию даже при комнатной температуре. Точная сборка квантовых точек может сформировать сверхрешётки, которые действуют как искусственные твёрдотельные материалы и обладают уникальными оптическими и электронными свойствами.