绪论

量子点( QD)是一种新型的半导体纳米晶材料，其尺寸小于或接近其块体材料的激子玻尔半径。常见的半导体材料有Si、Ge、Ⅱ-Ⅵ族化合物(如CdSe)和Ⅲ-Ⅴ族化合物(如InP)等。当这些块状半导体材料的尺寸大于其激子玻尔半径时，电子和空穴在块状材料中能够自由独立地运动。然而当量子点的尺寸小于自身的激子玻尔半径时，受到光激发后，其价带上的一个电子会跃迁到导带，留下一个空穴在价带，电子和空穴由于库仑作用形成一个激子，被限域在比激子玻尔半径小的空间中，电子和空穴将量子化，被称为纳米材料的“量子尺寸效应”。这种量子尺寸效应使得量子点具有离散的能级，从而赋予它独特的物理化学性质。[1]胶体半导体纳米晶具有尺寸相关性的粒子特性，同时其表面配体使其具有溶液可加工性，这使得胶体半导体纳米晶具有“粒子-溶液”二象性。

图0. 1(a)展示了分子、量子点和块状半导体材料的能级示意图。其中分子轨道能级图是由最高占据分子轨道( HOMO)/最低未占分子轨道( LUMO)组成，而量子点的能级图由一些离散的能级组成，块状半导体材料则由导带和价带组成。图0. 1(b)展示了块状半导体材料、二维-量子片、一维-量子线和零维-量子点的电子和空穴被限域的空间范围以及各自的能量与电子态密度因材料不同尺寸大小而呈现的函数关系。对于块状半导体材料，其在三个维度上的尺寸都大于自身的激子波尔半径，电子和空穴能够自由独立地在三个维度方向上运动;对于二维的量子片，其在二个维度上的尺寸大于自身的激子玻尔半径，电子和空穴能够自由独立地在两个维度方向上运动;对于一维的量子线，其在一个维度上的尺寸大于自身的激子玻尔半径，电子和空穴能够自由独立地在一个维度方向上运动;而对于零维的量子点，其在三个维度上的尺寸都小于自身的激子玻尔半径，电子和空穴在所有维度上都被限制自由独立运动。一般情况下，量子点是二维的量子片、一维的量子线和零维的量子点的统称。