陈根：半导体量子点的性能攻关_风闻

文/陈根

据《自然通讯》杂志最新发表的研究报告，日本RIKEN新兴物质科学中心的研究人员及其合作者成功研发了一种硫化铅半导体胶体量子点的“超晶格”，具有金属的导电特性。这将赋予这类流行的材料令人兴奋的新特性。

半导体胶体量子点，是一种纳米尺寸的半导体晶体，由几个纳米尺寸的晶体颗粒组成。它们通常由半导体材料如硫化镉、硫化镉锌或硫化铅等制成。

半导体胶体量子点由于其量子约束效应所产生的特殊光学性质，被广泛应用于显示技术、光电子器件、生物成像、太阳能电池等领域。例如，在显示技术中，胶体量子点可以用作发光材料，产生高饱和度和纯净的颜色。在太阳能电池中，胶体量子点可以用作吸收材料，将太阳光转化为电能。在生物医学应用中，如果能够使这些量子点具备低毒性和良好生物相容性，更是一项杰出的突破。

对于半导体量子点来说，有效导电性一直是一个重大的挑战，主要是由于它们的表面包覆有一层类似于有机分子的表面配体，这层配体会限制电子的移动，给它们的充分使用造成障碍。为此，科学家团队经过不断地探索研究，以测试所创造材料的导电性。当使用双电层晶体管增加载流子密度时，他们发现在某个点，它的导电性比目前量子点显示器的导电性高一百万倍。重要的是，单个量子点的量子限制仍然保持不变，这意味着尽管导电率很高，但它们不会失去功能。

其次，半导体量子点的光学性能一直是很有希望的领域，但它们的电子迁移率却是个挑战。就此，科学家们通过研究表明，对组件中量子点的精确定向控制可以导致高电子迁移率和金属行为。这一突破将为在新兴技术中使用半导体量子点开辟新的途径。

在这些攻关的基础上，科学家们计划对半导体量子点进行进一步的研究，以此提高量子点超晶格的性能。由此，在现有设备的改进之余，更广泛地推广至超出传统量子点材料范围的新应用。