ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЛОИДНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК

Квантовые точки имеют большой потенциал практического применения. В первую очередь это связано с возможностью контролировать варьировать эффективную ширину запрешенной зоны при изменении размера. При этом будут изменяться оптичекие свойства системы: длина волны люминесценции, область поглощения. Другой практичеки важной особенностью квантовых точек является способность существовать в виде золей (растворов). Это позволяет легко получать покрытия из пленок квантовых точек дешевыми методами, например spin-coating, или наносить квантовые точки с помощью струйной печати на любые поверхности. Все эти технологии позволяют избежать при создании устройств на основе квантовых точек дорогих вакуумных технологий, традиционных для микроэлектронной техники.

Также за счет растворных технологий возможно вводить квантовые точки в подходящие матрицы и создавать композитные материалы. Аналогом может являться ситуация с органическими люминесцентными материалами, которые используются для создания светоизлучающих устройств, что привело к буму в технологии светодиодов и возникновению так называемых OLED.

Материалы для лазеров.

Возможность варьирования длины волны люминесценции принципиальное преимущество для создания новых лазерных сред. В существующих лазерах длина волны люминесценции является фундаментальной характеристикой среды и возможности ее варьирования ограничены (лазеры с перестраиваемой длиной волны используют свойства резонаторов и более сложные эффекты). Другое преимущество квантовых точек – высокая фотостойкость по сравнению с органическими красителями. Квантовые точки демонстрируют поведение неорганических систем. Возможность создания лазерных сред на основе квантовых точек CdSe была продемонстрирована научной группой под руководством Виктора Климова в Лос-Аламоской национальной лаборатории, США. В дальнейшем показана возможность вынужденного излучения для квантовых точек на основе других полупроводниковых материалов, например PbSe. Оновной трудностью является малое время жизни возбужденного состояния в квантовых точках и побочный процес Оже-рекомбинации, что требует высокой интенсивности накачки. На настоящий момент наблюдался как процесс вынужденной генерации, так и создан прототип тонкопленочного лазера при использовании подложки с дифракционной решеткой.

Оже-рекомбинация — механизм рекомбинации в полупроводниках, при котором лишняя энергия передаётся другому электронному возбуждению.

При рекомбинации электрона проводимости и дырки, электрон переходит из зоны проводимости в валентную зону. При этом он теряет энергию, которая приблизительно равняется ширине запрещённой зоны. Эта энергия должна передаться какой-нибудь другой частице или квазичастице: фотону, фонону или другому электрону. Последний из перечисленных процессов называется оже-рекомбинацией по аналогии с эффектом Оже. Электрон, который получает выделенную энергию, переходит на высоковозбуждённый уровень в зоне проводимости. Это высоковозбуждённое состояние потом термализуется, постепенно отдавая энергию колебаниям кристаллической решётки.

Оже-рекомбинация существенна при высокой плотности носителей заряда в полупроводнике, поскольку требует столкновения трёх квазичастиц. Одновременная высокая концентрация электронов проводимости и дырок возможна при интенсивном возбуждении полупроводника светом.

Рис.21. Использование квантовых точек в лазерах.