量子点的分类

量子点是由少量原子或原子团构成，通常三维尺度在1～10nm之间。金属、非金属、半导体、稀土等多种材料均可用来制备量子点，通过控制量子点的成分、结构和尺寸可以调节其能隙的大小，得到所需要的特征光发射。这使得量子点材料已成为当今能带工程的一个重要组成部分，在生物标记、生物成像、纳米光电子学领域具有极大的应用潜力。量子点可分为非掺杂型和掺杂型两类。

1. 非掺杂型量子点

非掺杂量子点发光源于导带与价带的跃迁。非掺杂量子点由于受量子尺寸效应的影响，原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级，并且由于动能的增加使得量子点的有效带隙增加，其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移，而且尺寸越小，蓝移幅度越大。通过调节化学组成，得到不同电子能级结构的量子点材料，可以调节有效带隙。非掺杂量子点主要是由Ⅱ-Ⅳ族元素(如Cd Se，Cd Te，Cd S，Zn Se等)和Ⅲ-Ⅴ族元素(如In P，In As等)组成的量子点，目前研究较多的主要是Cd X(X=S，Se， Te) ［13-15］。

通过改变半导体量子点的尺寸和它的化学组成可以使其荧光发射波长覆盖从紫外到红外区域［16］，如图1.4所示。不同直径的Cd Se量子点可产生从蓝色到红色的发光，而且通过调节Cd Se量子点化学组成可以得到近红外波段的发光。In P，In As量子点可以获得700～1500nm多种发射波长的材料，目前很少荧光染料的发射波长能达到800nm以上，这一发现可填补普通荧光分子在近红外光谱范围内品种少的不足。

图1.4 量子点的发射波长可通过控制它的大小及组成来进行调控［16］

2.掺杂型量子点

掺杂型量子点指的是在单纯的量子点内部引入过渡金属离子或稀土离子等激活剂形成的复合型光子材料，通常引入的杂质离子是少量或微量的，一般不改变基质材料的晶体结构。掺杂进入基质晶格的杂质离子会产生新的电子能级或对基质的电子能级产生微扰，形成新的电子-空穴复合中心，从而使掺杂型量子点具有全新的光学性质。1994年N.Bhargva等首先报道了Zn S∶Mn纳米粒子的合成和性质研究。他们发现Zn S∶Mn纳米粒子和其体相材料相比具有更高的荧光量子产率［17］。目前大部分研究工作集中于Mn掺杂Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米粒子上，其余关于Ag、Cu、Co和稀土离子掺杂的研究也有报道［18-20］。