文档介绍：量子点太阳能电池
量子点的概念
量子点(QuantumDots一QDs)是准零维的纳米材料,由少量的原子所构成。是指颗粒半径(或三个维度的尺寸)小于材料激子玻尔半径的金属或半导体颗粒,其内部电子在各方向上的运动都受到局限,所以量子局限效应特别显著。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能级结构,因此量子点又被称为“人造原子”。
如果将某一个维度的尺寸缩到小于一个波长,此时电子只能在另外两个维度所构成的二维空间中自由运动,这样的系统我们称之为量子阱;如果我们再将另一个维度的尺寸缩到小于一个波长,则电子只能在一维方向上运动,我们称之为量子线;当三个维度的尺寸都缩到一个波长以下时,就成为量子点了。
能态密度
对于不同维度的电子体系,许多独特的光学性质来源于它们的态密度。态密度是指单位体积在能量E附近单位能量间隔内的电子态数。每一个量子态可被自旋向上和向下的两个电子所占据。
Quantum well: particle confined by a 1-D potential well, but free in other 2-D, quantum states labeled by n, kx and ky:
Each n represents a branch or subband
Quantum wire: particle confined by 2-D potential wells, free only in 1-D (1-D free particle), quantum states labeled by n1, n2 and kz:
Quantum dot: particle confined by potential wells in 3-D, quantum states labeled n1, n2 and n3:
All discrete levels, like in atom
量子点的制备方法
自组成法(self-assembly method):
采用分子束外延或化学气相沉积过程,并利用晶格不匹配的原理,使量子点在特定基材表面自聚生长,可大量生产排列规则的量子点。
在GaAs基材上以自组成法生长 InAs量子点的STM影像
量子点的制备方法
微影蚀刻法
以光束或电子束直接在基材上蚀刻制作出所要之图案,由于相当费时因而无法大量生产。
以GaAs基材蚀刻窄圆柱式量子点之SEM影像,