量子點固體：新一代的硅片？

材料牛注：具有原子一致性的單晶硅的超結構誕生，或可開創電子學的新紀元。

正如六十年前單晶硅片的出現，改變了人們交流的方式，一些康奈爾的研究者們希望通過與量子點固體（由晶體制備的晶體）相關的工作來引領電子學的新紀元。

康奈爾大學副教授Tobias Hanrath和研究生 Kevin ?Whitham帶領的團隊，通過單晶砌塊制備了二維的超結構。研究人員利用鉛硒納米晶體經過化學反應，合成為大的晶體，然后融合成具有原子一致性的塊狀超晶格。

與之前晶體結構不同，這些晶體每五納米（一納米為十億分之一米）都具有原子一致性。它們不是由晶體間的物質連接，而是晶體彼此直接相連。這些超結構的電性能在能量吸收和光發射方面的應用，很可能優于現有的半導體納米晶體。

至于精度問題，Hanrath認為，“就砌塊和使其形成超結構而言，完善的程度與研究者推動研究進展的程度有很大關系。”

最新的工作源于先前由Hanrath團隊發表的研究，包括一篇2013年發表在Nano Letters上的文章，介紹了一種通過控制連接分子（配合體）的移位來連接量子點的新方法。這篇文章提到“連接量子” ，即每個量子點間的電耦合，成為目前需要解決的難題。那種障礙似乎可以通過這種新的研究來消除。納米晶體強的耦合作用導致能帶的形成，基于晶體的組成可以被控制，并且可能是探索并發現其他有可控電子結構的人工材料的第一步。

然而，Whitham認為，將團隊的研究成果從實驗室應用到現實生活中，仍有許多工作需要完成。 Hanrath團隊的超晶格結構盡管優于配位體-連接納米晶體固體，由于并非所有的納米晶體都完全相同，仍有許多無序的部分，從而產生了缺陷，限制了電子波的功能。

Whitham說道，“我將這篇文章視為其他研究者的挑戰，以使其達到新的更高的水平，這是目前我們所能知道的程度，但是如果一些人能想出新的技術進一步推動它的發展，這又將成為另一些人的新挑戰。”

Hanrath認為這項成果可從兩方面來看待，取決于你將瓶子認為是半空還是半滿的狀態。換種說法就是，目前研究者們已經制備了一個相當大的單晶硅片，雖然這個過程極具挑戰，但仍然有著巨大的進步空間。

該項研究成果已經發布在Nature Materials上。

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感謝材料人編輯部顧玥提供素材