用半導(dǎo)體量子點(diǎn)鍛造夢(mèng)想材料

來源：半導(dǎo)體芯科技編譯

半導(dǎo)體膠體量子點(diǎn)因其特殊的光學(xué)性質(zhì)而引起了巨大的研究興趣，這些性質(zhì)源于量子約束效應(yīng)。它們用于太陽能電池，可以提高能量轉(zhuǎn)換的效率；它們用于生物成像，可以用作熒光探針；它們用于電子顯示；它們甚至用于量子計(jì)算，以利用它們捕獲和操縱單個(gè)電子的能力。

然而，讓半導(dǎo)體量子點(diǎn)有效地導(dǎo)電一直是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，阻礙了它們的充分使用。這主要是由于它們?cè)诩象w中缺乏方向性秩序。據(jù)該項(xiàng)目首席研究員Satria Zulkarnaen Bisri在日本理化學(xué)研究所（RIKEN）進(jìn)行了這項(xiàng)研究，目前他在東京農(nóng)業(yè)技術(shù)大學(xué)工作，根據(jù)他的說法，"使它們具有金屬性，例如，可以使量子點(diǎn)顯示器比目前的設(shè)備更亮，但能耗更低。"

現(xiàn)在，該小組在《Nature Communications》上發(fā)表了一項(xiàng)研究，可能為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)做出重大貢獻(xiàn)。由Bisri和RIKEN CEMS的Yoshihiro Iwasa領(lǐng)導(dǎo)的研究小組創(chuàng)造了一個(gè)硫化鉛半導(dǎo)體膠體量子點(diǎn)的超晶格，顯示了金屬的導(dǎo)電特性。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵是讓晶格中的單個(gè)量子點(diǎn)直接 "外延 "地相互附著，而不需要配體，并以精確的方式在其切面方向上做到這一點(diǎn)。

研究人員測(cè)試了他們創(chuàng)造的材料的導(dǎo)電性，當(dāng)他們使用電雙層晶體管（a electric-double-layer transistor）增加載流子密度時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)在某一點(diǎn)上，它的導(dǎo)電性比目前的量子點(diǎn)顯示器高出100萬倍。重要的是，單個(gè)量子點(diǎn)的量子束縛仍然保持，這意味著盡管具有高導(dǎo)電性，但它們也不會(huì)喪失功能。

"半導(dǎo)體量子點(diǎn)一直顯示出其光學(xué)特性的前景，但其電子遷移率一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，"Iwasa說。"我們的研究已經(jīng)證明，對(duì)組件中的量子點(diǎn)的精確定向控制可以導(dǎo)致高電子遷移率和金屬行為。這一突破可以為在新興技術(shù)中使用半導(dǎo)體量子點(diǎn)開辟新的途徑。"

根據(jù)Bisri說法，"我們計(jì)劃對(duì)這一類材料進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并相信它可以使量子點(diǎn)超晶格的能力得到巨大的改善。除了改進(jìn)目前的器件，它還可能帶來新的應(yīng)用，例如真正的全量子點(diǎn)直接電致發(fā)光器件，電驅(qū)動(dòng)激光器，熱電器件以及高靈敏度的探測(cè)器和傳感器，這些應(yīng)用以前都超出了量子點(diǎn)材料的范圍。"

除RIKEN外，該團(tuán)隊(duì)還包括來自東京工業(yè)大學(xué)，東京大學(xué)，SPring-8和東京農(nóng)業(yè)技術(shù)大學(xué)的研究人員。

審核編輯：湯梓紅