量子点器件简介

    量子点材料制备和器件应用，目前还处在基础性研究阶段，但它的应用背景十分明确。从材料制备来说，一方面要获得高质量的、可重复生产的单个量子点，另一方面又要求能将量子点有规则地排列，并控制它们之间的耦合。现有制备方法都还不能达到这些要求，应用方面也还处在原型器件的制作上。显然，无论是材料或是器件探索，必须将理论设计、分析同实验研究紧密结合起来，才能阐明已有的现象，并指明发展的方向。

    量子点场效应晶体管：在漏极一源极之间加入一个导体的量子点，由置于其旁边的门电极控制，如图5-8所示，如此结构，实现了单电子控制使单电子晶体管处于开或关状态，属于量子点场效应晶体管。此时的量子点必须要足够小，与基底的耦合比较弱。这样制造的量子点电容为传统方法的1/50，能够在较高的温度下工作。

    图5-8    量子点场效应晶体管

    量子点器件的另一个重要表现形式是量子点激光器( QDL)，这是一种对电子具有三维量子限制作用和具有类原子态密度函数的激光器。迄今的理论和实验已经证实，量子点激光器比量子阱激光器( QWL)具有更加优异的性能，如具有超低阈值电流密度、超高阈值电流温度稳定性、超高微分增益、极高的调制带宽等。

    量子点激光器的基本结构是由一个激光母体材料和组装在其中的量子点，以及一个激发并使量子点中粒子数反转的泵源所组成。一个理想量子点激光器的主要技术指标是：要求纳米量子点的尺寸均一和形状相同，即量子点应只有单一电子能级和一个空穴能级，以利于实现基态激射；要求有尽可能高的量子点密度，以保证量子点材料有尽可能高的增益，并防止增益饱和现象的发生；要正确选用量子点的尺寸，以确保实现基态的激射，同时又要避免高能级的热填充效应；通过选择材料体系，控制量子点的组分与尺寸等实现量子点激光器的工作波长。