HalbleiterQuantumdots

Halbleiterquantenpunkte, auch als Halbleiter-Nanokristalle bekannt, sind winzige Halbleiterpartikel, deren Größe im Nanometerbereich liegt, typischerweise zwischen 2 und 10 Nanometern. Diese geringe Größe führt zu Quantenbeschränkungseffekten, bei denen die elektronischen und optischen Eigenschaften des Materials stark von der Größe und Form des Partikels abhängen. Im Gegensatz zu einem Massenhalbleiter, bei dem die Elektronen und Löcher ein kontinuierliches Energiespektrum besetzen können, sind in einem Quantenpunkt die Energieniveaus diskret, ähnlich wie bei einzelnen Atomen. Die optischen Eigenschaften von Halbleiterquantenpunkten sind besonders bemerkenswert. Sie zeigen eine starke Photolumineszenz, was bedeutet, dass sie Licht einer bestimmten Wellenlänge emittieren, wenn sie mit Licht einer kürzeren Wellenlänge angeregt werden. Die Farbe des emittierten Lichts kann durch die Anpassung der Größe des Quantenpunkts fein abgestimmt werden. Kleinere Quantenpunkte emittieren kurzwelliges Licht (blau), während größere Quantenpunkte langwelligeres Licht (rot) emittieren. Dieses abstimmbare Emissionsspektrum macht sie für eine Vielzahl von Anwendungen attraktiv. Halbleiterquantenpunkte werden durch verschiedene chemische Syntheseverfahren hergestellt, darunter kolloidale Synthese und CVD (Chemical Vapor Deposition). Ihre Synthese erfordert präzise Kontrolle über Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Konzentration und Reaktionszeit, um die gewünschte Größe und Kristallstruktur zu erzielen. Sie können aus einer Vielzahl von Halbleitermaterialien wie Cadmiumselenid (CdSe), Cadmiumtellurid (CdTe), Blei-Selenid (PbSe) und Indiumphosphid (InP) hergestellt werden. Die einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften von Halbleiterquantenpunkten eröffnen ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Sie werden in Displays für Fernseher und Smartphones verwendet, um lebendigere Farben und höhere Kontraste zu erzielen. In der Beleuchtungstechnik können sie zur Herstellung energieeffizienter und farbgetreuer LED-Lampen beitragen. Darüber hinaus finden sie Anwendung in der biologischen Bildgebung und als Sonden in der medizinischen Diagnostik, da ihre hohe Photostabilität und ihr schmalbandiges Emissionsspektrum vorteilhaft sind. Auch in Solarzellen werden sie erforscht, um die Effizienz der Lichtabsorption zu verbessern.