用半导体量子点锻造梦想材料

来自RIKEN新兴物质科学中心的研究人员和合作者成功地创造了半导体量子点的“超晶格”，其行为可以像金属一样，有可能为这种流行的材料赋予令人兴奋的新特性。

半导体胶体量子点因其特殊的光学性质而引起了巨大的研究兴趣，这些性质源于量子约束效应。它们用于太阳能电池，在那里它们可以提高能量转换的效率，生物成像，在那里它们可以用作荧光探针，电子显示器，甚至量子计算，在那里它们可以捕获和操纵单个电子的能力可以利用。

然而，让半导体量子点有效地导电一直是一个重大挑战，阻碍了它们的充分利用。这主要是由于他们在集会中缺乏方向顺序。根据该项目的首席研究员Satria Zulkarnaen Bisri的说法，“例如，使它们成为金属将使量子点显示器比当前设备更亮但使用更少的能量。

现在，该小组在Nature Communications上发表了一项研究，该研究可能对实现这一目标做出重大贡献。由RIKEN CEMS的Bisri和Yoshihiro Wasa领导的小组创造了硫化铅半导体胶体量子点的超晶格，显示了金属的导电特性。

实现这一目标的关键是让晶格中的单个量子点直接相互连接，“外延”，没有配体，并以精确的方式定向它们的刻面来做到这一点。

研究人员测试了他们创造的材料的导电性，当他们使用电双层晶体管增加载流子密度时，他们发现在某个点上，它的导电性比目前量子点显示器提供的导电性高一百万倍。重要的是，单个量子点的量子限制仍然保持不变，这意味着尽管具有高导电性，但它们不会失去功能。

“半导体量子点一直显示出其光学特性的希望，但它们的电子迁移性一直是一个挑战，”Iwasa说。“我们的研究表明，对组件中量子点的精确定向控制可以导致高电子迁移率和金属行为。这一突破可能为在新兴技术中使用半导体量子点开辟新的途径。

根据Bisri的说法，“我们计划对这类材料进行进一步的研究，并相信它可能会导致量子点超晶格能力的巨大改进。除了改进当前的器件外，它还可能导致新的应用，例如真正的全量子点直接电致发光器件，电驱动激光器，热电器件以及高灵敏度的探测器和传感器，这些应用以前超出了量子点材料的范围。

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