Wie ändert sich die Emissionsfarbe von Halbleiter-Nanokristallen (Quantenpunkten) wie CdSe, wenn die Partikelgröße verkleinert wird?

Lösung: C. Die Bandlücke wird größer, und die Emission verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen (zum Blauen)

Wird die Partikelgröße vergleichbar mit oder kleiner als der Bohr-Radius des Exzitons, ein Maß für die Ausdehnung von Elektron und Loch (bei CdSe etwa 5 bis 6 nm), werden die Ladungsträger auf einen engen Raum eingeschlossen; die Energieniveaus werden diskret, und ihre Abstände werden größer. Das ist der Quantengrößeneffekt: Je kleiner das Partikel, desto größer die effektive Bandlücke, und die Emission verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen (zum Blauen). So lässt sich bei gleichem Material allein über die Partikelgröße die Emissionsfarbe einstellen, was etwa für die Farbkonversion in Displays genutzt wird. Die Antwort, die Bandlücke werde bei kleinerer Partikelgröße kleiner, ist verkehrt herum. Dieselbe Farbe wie der kompakte Kristall ergibt sich, wenn die Partikel deutlich größer als der Bohr-Radius sind.