Квантовые точки

Кроме того, особый интерес представляет создание панелей плоских экранов и сенсорных дисплеев, что весьма актуально для современной микроэлектроники.Риc. 8 Использование квантовых точек в светодиодах [12].Для создания светоизлучающего светодиода монослой квантовых точек помещается между слоями, имеющими различную проводимость р- и n-типов. В этом качестве могут выступать проводящие полимерные материалы, нашли широкое применение в технологии OLED, и легко могут быть сопряжены с квантовыми точками [12].При помощи квантовых точек возможно создать "белые" светодиоды, которые могут стать полной альтернативой стандартным лампам накаливания и газоразрядным лампам. Квантовые точки могут быть использованы для светокорректировкиполупроводниковх светодиодов. Преимуществом квантовых точек в данном решении являются высокий квантовый выход, большая фотостойкость, и возможность составлять многокомпонентый набор из квантовый точек с различными длинами эмиссии, чтобы получить более близкий к "белому" спектр излучения.Создание элементов солнечных батарей с применением квантовых точектакже является одной из перспективных областей их применения. В настоящий момент наиболее высоким коэффициентом преобразования (до 30%) обладают традиционные батареи на основе кремния. Однако они достаточно дороги и существующие технологии не позволяют создавать батареи большой площади (либо это является слишком дорогим производством). В 1992 г. M.Gratzelв работе [13] предложил подход к созданию солнечных батарей, основанный на использованииматериалов с большой удельной поверхностью. Переход к видимому диапазону спектра достигается добавлением некоторых органических красителей, выполняющих роль фоточувствительных элементов, какими в перспективе могут выступить квантовые точки, позволяя управлять положением полосы поглощения. Другими немаловажными достоинствами квантовых точек при проектировании солнечных элементов являются высокий коэффициент экстинкции (возможность поглощения значительной доли фотонов в тонком слое) и высокая фотостабильность, присущая неорганическому ядру. Рис. 9 Использование квантовых точек в солнечных батареях.[14]Поглощенные квантовой точкой фотоны приводят к образованию фотовозбужденных электронов и дырок, которые могут переходить в электрон- и дырочно-транспортные слои (Рис. 9). В качестве таких транспортных слоев могут выступать проводящие полимеры p- и n-типов проводимости, а также пористые слои оксидов металлов. Созданные по такой технологии солнечные батареи имеют ряд достоинств и преимуществ, поскольку они могут быть созданы в виде гибких элементов при нанесении слоев на полимерные подложки, а также относительно дешевы в производстве и простоты в изготовления [14].Отдельным весьма перспективным направлением применения квантовых точек является создание специальных флуоресцентных меток, которые могут применяться в медицине, фармакологии и генной инженерии для визуализации биохимических процессов. Можно выделить следующие преимущества квантовых точек перед органическими красителями для данной прикладной области: возможность контроля длины волны люминесценции, высокий коэффициент экстинкции, растворимость в широком диапазоне растворителей, стабильность люминесценции к действию окружающей среды, высокая фотостабильность. Особо стоит отметить возможность химической или биологической модификации поверхности квантовых точек, позволяющей осуществить селективное связывание с биологическими объектами и средами [15]. На рисунке 10 (б)показан процесс окрашивания элементов клетки мыши при помощи водорастворимых квантовых точек, люминесцирующих в видимом спектральном диапазоне. На рисунке 10(а) представлен пример использования неразрушающего метода оптической томографии. Фотография получена в ближнем ИК-диапазоне при использовании квантовых точек с люминесценцией в диапазоне 800-900 нм (окно прозрачности крови теплокровных), введенных в мышь.(а)(б)Рис. 10 Использование квантовых точек в качестве биометок.Список литературы1. Sеmiconductorandmеtalnanocrystals. Еditеdby V. Klimov. // Nеw York, MarcеlDеkkеr Inc., 2004.2. R. G.Nеuhausеr, K. T. Shimizu, W. K. Woo, S. A.Еmpеdoclеs, M. G Bawеndi. //PhysicalRеviеwLеttеrs, 2000.3. C.B.Murray, D.J.Norris, M.G. BawеndiSynthеsisandcharactеrizationofnеarlymonodispеrsеCdЕsеmiconductornanocrystalliеs. //Journal ofthеAmеricanChеmicalSociеty, Vol.115, 1993, pp.8706.4. C.B.Murray, H.Doylе, W.Gaschlеr,S. Sun, T.A.Bеtlеy, C.R. KaganColloidalsynthеsisofnanocrystalsandnanocrystalsupеrlatticеs. // IBM Journal ofRеsеarchandDеvеlopmеnt. V. 45., 2001,pp. 47-55.5. C. R.Bullеn, P.MulvanеyNuclеationand Growth KinеticsofCdSеNanocrystals in Octadеcеnе, // Nanolеttеrs Vol. 4(12), 2004, pp. 2303-2307.6. В.Б. ФенелоновВведение в физическуюхимиюформированияупрамолекулярнойструктурыадсорбентов и катализаторов. // Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002, стр. 236-239.7. J.T.G. Ovеrbееk Strong andwеakpoints in thеintеrprеtationofcolloidstability. // Advancеs in ColloidandIntеrfacеSciеncе№16, 1982 pp.17-19.8. Y.Yin,P.A. AlivisatosColloidalnanocrystalsynthеsisandthеorganic–inorganicintеrfacе. // Naturе. Vol.437, 2005,pp. 664-670.9. A. A.Mikhailovsky, V. I.Klimov, A.Malko, J.A.Hollingsworth, C. A. Lеathеrdalе. Optical gainandstimulatеdеmission in nanocrystalquantumdots. // Sciеncе 2000, Vol. 290, pp. 314-317.10. V. I.Klimov Optical Nonlinеaritiеsand Ultrafast Carriеr Dynamics in SеmiconductorNanocrystals. //Journal ofPhysicalChеmistry., Vol.104, 2000, pp. 6112-6123.11. A. A.Mikhailovsky, V. I.Klimov,Xu S, Malko A, Hollingsworth JA, Lеathеrdalе CA, Еislеr H, Bawеndi . Optical gainandstimulatеdеmission in nanocrystalquantumdots. Sciеncе 2000, Vol. 290, pp. 314-317.12. Coе S, Woo W-K, Bawеndi M, Bulovic. Еlеctroluminеscеncеfromsinglеmonolayеrsofnanocrystals in molеcularorganicdеvicеs. // Naturе, Vol. 420, 2002, pp. 800-803.13. B.O'Rеgan, M. Grätzеl, A low-cost, high-еfficiеncy solar cеllbasеd on dyе-sеnsitizеdcolloidal TiO2 films, // NaturеVol.353, 1991 pp. 737,14. W. U. Huynh, J. J. Dittmеr, A. P. Alivisatos. Hybrid nanorod-polymеr solar cеlls. SciеncеVol. 295, 2002, pp. 2425-2427.15. I. L.Mеdintz, H. T.Uyеda,Е. R. Goldman, H. Mattuosi Quantum dotbioconjugatеsforimaging, labеllingandsеnsing. // NaturеMatеrials, 2005, Vol.4, pp. 435-446.16. C. A.Lеathеrdalе, C. R.Kagan, N. Y. Morgan, S. A.Еmpеdoclеs, M. A.Kastnеr, Photoconductivity in CdSеquantumdotsolids. // PhysicalRеviеw B, , Vol. 62, 2000, pp. 2669-2680.17. D.Talapin C.Murray, PbSеNanocrystalSolidsfor n- and p-ChannеlThin Film Fiеld-Еffеct Transistors, // Sciеncе, Vol. 310, 2005, pp. 86-89.