來源:半導(dǎo)體芯科技編譯
半導(dǎo)體膠體量子點因其特殊的光學(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算,以利用它們捕獲和操縱單個電子的能力。
然而,讓半導(dǎo)體量子點有效地導(dǎo)電一直是一個重大挑戰(zhàn),阻礙了它們的充分使用。這主要是由于它們在集合體中缺乏方向性秩序。據(jù)該項目首席研究員Satria Zulkarnaen Bisri在日本理化學(xué)研究所(RIKEN)進行了這項研究,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)表了一項研究,可能為實現(xiàn)這一目標(biāo)做出重大貢獻。由Bisri和RIKEN CEMS的Yoshihiro Iwasa領(lǐng)導(dǎo)的研究小組創(chuàng)造了一個硫化鉛半導(dǎo)體膠體量子點的超晶格,顯示了金屬的導(dǎo)電特性。
實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵是讓晶格中的單個量子點直接 "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。
研究人員測試了他們創(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,他們發(fā)現(xiàn)在某一點上,它的導(dǎo)電性比目前的量子點顯示器高出100萬倍。重要的是,單個量子點的量子束縛仍然保持,這意味著盡管具有高導(dǎo)電性,但它們也不會喪失功能。
"半導(dǎo)體量子點一直顯示出其光學(xué)特性的前景,但其電子遷移率一直是一個挑戰(zhàn),"Iwasa說。"我們的研究已經(jīng)證明,對組件中的量子點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)體量子點開辟新的途徑。"
根據(jù)Bisri說法,"我們計劃對這一類材料進行進一步的研究,并相信它可以使量子點超晶格的能力得到巨大的改善。除了改進目前的器件,它還可能帶來新的應(yīng)用,例如真正的全量子點直接電致發(fā)光器件,電驅(qū)動激光器,熱電器件以及高靈敏度的探測器和傳感器,這些應(yīng)用以前都超出了量子點材料的范圍。"
除RIKEN外,該團隊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
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