奈米材料

在CdSe量子點(塊材能隙1.74 eV)中,假設侷限造成的能量增加與半徑R的2次方成反比的簡單模型,R = 3.0 nm 時為0.30 eV。R = 2.0 nm 的量子點的等效能隙最接近下列何者?忽略電子與電洞的庫侖交互作用。

  1. A約2.19 eV
  2. B約2.42 eV
  3. C約2.75 eV
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正確答案:B. 約2.42 eV

侷限能與1/R²成正比,因此由 R = 3.0 nm 變為2.0 nm 時,成為 (3.0/2.0)² = 2.25倍的 0.30 × 2.25 = 0.675 eV。等效能隙為 1.74 + 0.675 ≈ 2.42 eV,發光波長的估計為 1240/2.42 ≈ 513 nm(綠色)。R = 3.0 nm 時為 2.04 eV(約608 nm,橙〜紅色),因此越小波長越短。約2.19 eV 是與1/R成正比、約2.75 eV 是與1/R³成正比時的值。在實際的量子點中,粒徑小時有效質量近似不易成立(能帶的非拋物線性),侷限能的增加通常比1/R²緩和,因此這個值只是估計。

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