量子点为什么会发生“闪烁现象”？

量子点是半导体的纳米颗粒，可以调成彩虹的颜色。自从20世纪80年代他们发现纳米颗粒以来，这些纳米颗粒就展现了其应用于各种新技术的诱人前景，包括漂白照明材料、太阳能电池量子计算机芯片、生物标记，甚至激光和通信技术。

但是存在一个问题：量子点经常闪烁。

这种科学家所谓的荧光间歇性，抑制了量子点许多潜在的应用领域。可疑的光源不能使激光和逻辑门正常工作。量子点能吸收特定颜色的光，但由于闪烁背后的机制，它们不能有效地在光电上吸收阳光。

芝加哥大学（University of Chicago）的科学家在国家能源研究科学计算中心（National Energy Research Scientific Computing Center，NERSC）进行了相关计算，它们使用模拟硅量子点探索硅量子点中神秘的闪烁原理。相关结果于2015年2月28号发表在了Nanoscale上，这促进了科学家们对其中原理的进一步了解，并可能有助于决相关问题。

量子点，即所谓的纳米晶体、纳米粒子和纳米点，具备其他粒子不具备的良好性质。

如果激发量子点，它会发出一个特定颜色的光。可以通过调节原子的不同宽度，使其发出不同的颜色光。点越小，光的颜色越蓝；点越大，光的颜色越红。通过调整量子点，使其吸收特定波长的光，这个特性可以用于太阳能电池。

相比之下，大部分半导体的分子结构决定了发出和吸收光的颜色（或能量）。所以，由某种材料制成的发光二极管（LED）可能发出绿光也可能发出红光。要得到不同的颜色，必须使用不同的材料。同样，太阳能电池使用不同的材料层来捕获各种波长的光。

那么，为什么半导体纳米晶体的性能与相同材料的更大晶格会有很大不同？原因在于大小。人造的晶体只包含少量的原子，量子点很小，以至于他们只存在于牛顿物理学和量子之间的模糊地带，有时会违背这样或者那样的定律，从而产生不同的效果。

尽管大部分的晶体半导体会失去和重获电子（这就是它们的充电过程），量子点的电子仍会束缚在量子点内部，这种状态被称为量子约束。当量子点的电子与光相互作用时，他们会产生一个过渡并跳（量子方式）到其他状态，这种状态在正常情况下是不会产生的。最小跳的能量叫做能量差，这样的差距可以摆脱多余能量的电子，跳跃到低能量状态时，理想状态下会以光的形式（或光伏发电）释放能量。因此，材料的半径决定这些点可以吸收和释放的能量。

最近看论文的时候看到了一篇用QLED做发光柔性皮肤的，但是这个QLED是什么我就不清楚了，让老夫来搜索一波

一般情况下，粒径小于10nm的半导体纳米晶被称之为量子点。

这个时候就需要提到量子限域效应了，激子束缚能的唯一变量是量子点的半径R，所以，带隙的能量和半径成反比关系。其强弱可以通过玻尔激子半径（电子空穴的距离）来判断，即：

在体相材料中，电子和空穴的距离很远，束缚能很小，当粒径减小而电子和空穴的波函数交叠部分增加时，束缚能随之增大，带隙变宽。

激子玻尔半径可以作为临界值判断量子限域效应。当量子点半径R接近或小于R B 时，电子和空穴的运动在空间上受到量子点维数的限制，导致量子点内部电子的运动状态处于体相分子和单独分子的中间态，能级的状态由连续转变为离散。此时激子跃迁能随尺寸减小而增加，吸收和发光峰位蓝移。

因此，调节量子点尺寸可以调节发光的波长。 [1]

适当频率的激光入射半导体材料，由于带间吸收及其他吸收过程而激发到半导体能带或局部能级中的载流子会跃迁回基态引起符合。电子从高能级向低能级跃迁回自发辐射光子，这种吸收外界光子后又重新辐射出光子的过程位光致发光。 [2]

量子点的光致发光主要来自于荧光辐射。

（辐射符合常有带间本政府和、深缺陷能级符合、激子符合）

因此光致发光测量技术可以通过一定波长的光激发照射量子点材料，通过单色仪和光电探测器收集分析，得到不同波长的荧光强度分布，即为PL谱

通过测量样品的荧光光强随激发光波长变化而获得的光谱则是PLE谱

半导体材料在停止照射时，荧光不会立即消失，而是逐渐衰减，TRPL谱变是观察物理或化学瞬态过程并分析时间的谱。

国际上对电致发光量子点（QLED）的真正定义是Quantum Dot Light Emitting Diodes，即量子点发光二极管，或量子电自发光显示。严格意义上终极版本的QLED是不需要额外光源的自发光技术，其发光原理和结构更加简单，量子点层夹在电子传输和空穴传输有机材料层之间，外加电场使电子和空穴移动到量子点层中，它们在这里被捕获到量子点层并且重组，从而发射光子。 [4]

但是目前而言这种自发光很难实现，也因此并没有真正意义上的自发光QLED。

开头提到的看的那个量子点发光皮肤的文献倒是尝试着使用电致发光的量子点来进行应用，看上去效果还不错，能够实现微纹理的光学转化。

就像是三星的AMOLED屏幕是用OLED为单元做成的屏幕。量子点屏幕，自然就是发光材料使用量子点的屏幕。

量子点屏幕的结构比较简单，就是很多层堆起来，然后有比如蓝光LED先照射它使它激活，然后它再去发出其他颜色的光。

不过这些电视背光仍然是需要提供一个光源来激活量子点发光，其效果也就是色域上进行了优化。

如果某天QLED能过实现电致发光，自发光显示技术才真正的到来。

[1]尹文旭. 二硫化钨/二硫化钼半导体量子点的制备及光电器件研究[D].吉林大学,2019.

[2]王颖. Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱复合结构纳米材料光学特性研究[D].北京交通大学,2019.

[3]知乎的众多答案

[4]量子点从光致背光到电致自发光要走十年, https://www.jiemian.com/article/1207583.html

超导量子芯片和半导体有关。根据查询相关公开资料得知超导量子芯片运用的是半导体发光技术，产生持续的激光束，驱动其他的硅光子器件，光量子芯片可以将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中，当给磷化铟施加电压的时候，光进入硅片的波导，产生持续的激光束，这种激光束可驱动其他的硅光子器件。

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