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麥克林量子點(diǎn)材料詳解與相關(guān)試劑介紹

2024/10/28 15:30:00  作者:麥克林試劑


  量子點(diǎn)( QD ) 或半導(dǎo)體納米晶體是尺寸為幾納米的半導(dǎo)體粒子,其光學(xué)和電子特性通過(guò)量子力學(xué)效應(yīng)與較大粒子的特性不同。當(dāng)量子點(diǎn)被紫外線照射時(shí),量子點(diǎn)中的電子可以被激發(fā)到更高能量的狀態(tài)。對(duì)于半導(dǎo)體量子點(diǎn)而言,該過(guò)程對(duì)應(yīng)于電子從價(jià)帶到導(dǎo)帶的躍遷。激發(fā)的電子可以落回價(jià)帶,將其能量釋放為光。當(dāng)量子點(diǎn)中的能帶結(jié)構(gòu)不再明確時(shí),光的顏色取決于導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的能量差,或者取決于離散能態(tài)之間的躍遷。

       用紫外線照射的膠體量子點(diǎn),由于量子限制,不同大小的量子點(diǎn)會(huì)發(fā)出不同顏色的光。

       麥克林提供各類(lèi)量子點(diǎn)實(shí)驗(yàn)試劑及其衍生產(chǎn)品,具有純度等級(jí)高、生產(chǎn)工藝先進(jìn)、支持研發(fā)定制等特點(diǎn),能被廣泛適用于各類(lèi)科研項(xiàng)目、研究實(shí)驗(yàn)中,歡迎選購(gòu)。

       本文通過(guò)以下幾點(diǎn)介紹麥克林量子點(diǎn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)試劑的產(chǎn)品特性及應(yīng)用:

        1. 光學(xué)特性

        2. 合成與制備

        3. 半導(dǎo)體中的量子限制

        4. 麥克林量子點(diǎn)試劑介紹

 

 

 

光學(xué)特性

       量子點(diǎn)的光學(xué)特性主要為帶隙可調(diào)性。當(dāng)電子被激發(fā)到導(dǎo)帶時(shí),它會(huì)在價(jià)帶中留下一個(gè)空位,稱(chēng)為空穴。這兩個(gè)相反的電荷通過(guò)庫(kù)侖相互作用結(jié)合在一起,形成所謂的激子,它們的空間分離由激子玻爾半徑定義。在與激子玻爾半徑尺寸相當(dāng)?shù)募{米結(jié)構(gòu)中,激子在物理上被限制在半導(dǎo)體內(nèi),從而導(dǎo)致材料的帶隙增加??梢允褂?Brus 模型預(yù)測(cè)這種依賴(lài)性。

 

       上圖是激子實(shí)體中激發(fā)電子和空穴以及相應(yīng)能級(jí)的簡(jiǎn)化表示。所涉及的總能量可以看作是帶隙能量、激子中庫(kù)侖引力所涉及的能量以及激發(fā)電子和空穴的限制能的總和。

       由于限制能取決于量子點(diǎn)的尺寸,因此可以通過(guò)在合成過(guò)程中改變量子點(diǎn)的尺寸來(lái)調(diào)整吸收開(kāi)始和熒光發(fā)射。點(diǎn)越大,其吸收開(kāi)始和熒光光譜越紅(能量越低)。相反,較小的點(diǎn)吸收和發(fā)射藍(lán)(能量越高)的光。

 

 

 

合成與制備

       合成量子點(diǎn)的方法有很多種。主要方法包括膠體合成、等離子合成、病毒組裝和電化學(xué)組裝等。

      膠體合成

       膠體半導(dǎo)體納米晶體由溶液合成,與傳統(tǒng)化學(xué)過(guò)程非常相似。主要區(qū)別在于產(chǎn)品既不會(huì)以塊狀固體形式沉淀,也不會(huì)保持溶解狀態(tài)。在高溫下加熱溶液,前體分解形成單體,然后單體成核并產(chǎn)生納米晶體。溫度是確定納米晶體生長(zhǎng)最佳條件的關(guān)鍵因素。溫度必須足夠高,以便在合成過(guò)程中允許原子重新排列和退火,同時(shí)又要足夠低以促進(jìn)晶體生長(zhǎng)。單體濃度是納米晶體生長(zhǎng)過(guò)程中必須嚴(yán)格控制的另一個(gè)關(guān)鍵因素。納米晶體的生長(zhǎng)過(guò)程可以發(fā)生在兩種不同的狀態(tài)下:“聚焦”和“散焦”。在高單體濃度下,臨界尺寸(納米晶體既不生長(zhǎng)也不收縮的尺寸)相對(duì)較小,導(dǎo)致幾乎所有粒子都會(huì)生長(zhǎng)。在這種情況下,較小的粒子比大粒子生長(zhǎng)得更快(因?yàn)檩^大的晶體比小晶體需要更多的原子來(lái)生長(zhǎng)),導(dǎo)致尺寸分布集中,產(chǎn)生幾乎單分散的粒子的不可能分布。當(dāng)單體濃度保持為平均納米晶體尺寸始終略大于臨界尺寸時(shí),尺寸集中是最佳的。隨著時(shí)間的推移,單體濃度降低,臨界尺寸變得大于平均尺寸,分布變得不集中。

 

高溫膠體合成技術(shù)的示意圖

 

      等離子合成

       等離子體合成已發(fā)展成為生產(chǎn)量子點(diǎn)(尤其是具有共價(jià)鍵的量子點(diǎn))最流行的氣相方法之一。例如利用非熱等離子體合成了硅和鍺量子點(diǎn)。 在非熱等離子體中,量子點(diǎn)的尺寸、形狀、表面和成分都可以控制。對(duì)于量子點(diǎn)來(lái)說(shuō),似乎頗具挑戰(zhàn)性的摻雜也已在等離子體合成中實(shí)現(xiàn)。等離子體合成的量子點(diǎn)通常為粉末形式,可以對(duì)其進(jìn)行表面改性。 這可以使量子點(diǎn)在有機(jī)溶劑或水中實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的分散。

 

混合核/殼納米粒子的微波等離子體合成設(shè)置方案

 

 

 

 

半導(dǎo)體中的量子限制

       量子點(diǎn)中單個(gè)粒子的能級(jí)可以用盒子模型來(lái)預(yù)測(cè),其中狀態(tài)的能量取決于盒子的長(zhǎng)度。對(duì)于量子點(diǎn)內(nèi)的激子,帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴之間也存在庫(kù)侖相互作用。通過(guò)比較量子點(diǎn)的大小和激子玻爾半徑,可以定義三種狀態(tài): 

       (1)在“強(qiáng)限制狀態(tài)”下,量子點(diǎn)的半徑比激子玻爾半徑小得多,限制能大于庫(kù)侖相互作用。

       (2)在“弱限制”狀態(tài)下,量子點(diǎn)大于激子玻爾半徑,限制能小于電子和空穴之間的庫(kù)侖相互作用。

       (3)激子玻爾半徑和限制勢(shì)相當(dāng)?shù)臓顟B(tài)稱(chēng)為“中等限制狀態(tài)”。

 

      帶隙能量

       在強(qiáng)限制區(qū),能級(jí)分裂后,帶隙會(huì)變得更小。激子玻爾半徑可表示為:

       其中aB  = 0.053 nm 是玻爾半徑,m是質(zhì)量,μ是約化質(zhì)量,ε r是尺寸相關(guān)的介電常數(shù)(相對(duì)介電常數(shù))。這導(dǎo)致總發(fā)射能量增加(強(qiáng)限制狀態(tài)下較小帶隙中的能級(jí)總和大于弱限制狀態(tài)下原始能級(jí)帶隙中的能級(jí)),并且各個(gè)波長(zhǎng)的發(fā)射增加。如果 QD 的尺寸分布不夠尖銳,則多個(gè)發(fā)射波長(zhǎng)的卷積會(huì)以連續(xù)光譜的形式被觀察到。

       

      約束能量

       激子實(shí)體可以用盒子中的粒子來(lái)建模。電子和空穴可以看作玻爾模型中的氫,其中氫原子核被帶正電荷和負(fù)電子質(zhì)量的空穴所取代。然后,激子的能級(jí)可以表示為基態(tài)( n = 1)盒子中粒子的解, 其中質(zhì)量被約化質(zhì)量所取代。因此,通過(guò)改變量子點(diǎn)的尺寸,可以控制激子的限制能。

 

 

麥克林量子點(diǎn)試劑介紹

       麥克林分光光度法試劑產(chǎn)品優(yōu)勢(shì):

       1. 結(jié)構(gòu)新穎、品種繁多

       2. 純度等級(jí)高

       3. 生產(chǎn)工藝先進(jìn)

       4. 接受研發(fā)定制

產(chǎn)品編號(hào)
項(xiàng)目名稱(chēng)規(guī)格
氨基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):525 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):525 nm,0.05 μmol/L
羧基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):525 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):525 nm,0.05 μmol/L
氨基酸鍵合熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):525 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):525 nm,0.05 μmol/L
氨基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):565 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):565 nm,0.05 μmol/L
羧基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):565 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):565 nm,0.05 μmol/L
氨基酸鍵合熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):565 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):565 nm,0.05 μmol/L
氨基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):585nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):585nm,0.05 μmol/L
羧基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):578nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):578nm,0.05 μmol/L
氨基酸鍵合熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):585nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):585nm,0.05 μmol/L
氨基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):605 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):605 nm,0.05 μmol/L
羧基熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):605 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):605 nm,0.05 μmol/L
氨基酸鍵合熒光量子點(diǎn),熒光發(fā)射波長(zhǎng):605 nm,0.05 μmol/L
Fluorescent quantum dots,熒光發(fā)射波長(zhǎng):605 nm,0.05 μmol/L

 

 

 

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