量子点固体:新一代的硅片?


欧洲足球赛事 注:具有原子一致性的单晶硅的超结构诞生,或可开创电子学的新纪元。

正如六十年前单晶硅片的出现,改变了人们交流的方式,一些康奈尔的研究者们希望通过与量子点固体(由晶体制备的晶体)相关的工作来引领电子学的新纪元。

康奈尔大学副教授Tobias Hanrath和研究生 Kevin Whitham带领的团队,通过单晶砌块制备了二维的超结构。研究人员利用铅硒纳米晶体经过化学反应,合成为大的晶体,然后融合成具有原子一致性的块状超晶格。

与之前晶体结构不同,这些晶体每五纳米(一纳米为十亿分之一米)都具有原子一致性。它们不是由晶体间的物质连接,而是晶体彼此直接相连。这些超结构的电性能在能量吸收和光发射方面的应用,很可能优于现有的半导体纳米晶体。

至于精度问题,Hanrath认为,“就砌块和使其形成超结构而言,完善的程度与研究者推动研究进展的程度有很大关系。”

最新的工作源于先前由Hanrath团队发表的研究,包括一篇2013年发表在Nano Letters上的文章,介绍了一种通过控制连接分子(配合体)的移位来连接量子点的新方法。这篇文章提到“连接量子” ,即每个量子点间的电耦合,成为目前需要解决的难题。那种障碍似乎可以通过这种新的研究来消除。纳米晶体强的耦合作用导致能带的形成,基于晶体的组成可以被控制,并且可能是探索并发现其他有可控电子结构的人工材料的第一步。

然而,Whitham认为,将团队的研究成果从实验室应用到现实生活中,仍有许多工作需要完成。 Hanrath团队的超晶格结构尽管优于配位体-连接纳米晶体固体,由于并非所有的纳米晶体都完全相同,仍有许多无序的部分,从而产生了缺陷,限制了电子波的功能。

Whitham说道,“我将这篇文章视为其他研究者的挑战,以使其达到新的更高的水平,这是目前我们所能知道的程度,但是如果一些人能想出新的技术进一步推动它的发展,这又将成为另一些人的新挑战。”

Hanrath认为这项成果可从两方面来看待,取决于你将瓶子认为是半空还是半满的状态。换种说法就是,目前研究者们已经制备了一个相当大的单晶硅片,虽然这个过程极具挑战,但仍然有着巨大的进步空间。

该项研究成果已经发布在Nature Materials上。

原文参考地址

感谢材料人编辑部顾玥提供素材

分享到