量子点固体：新一代的硅片？

材料牛注：具有原子一致性的单晶硅的超结构诞生，或可开创电子学的新纪元。

正如六十年前单晶硅片的出现，改变了人们交流的方式，一些康奈尔的研究者们希望通过与量子点固体（由晶体制备的晶体）相关的工作来引领电子学的新纪元。

康奈尔大学副教授Tobias Hanrath和研究生 Kevin  Whitham带领的团队，通过单晶砌块制备了二维的超结构。研究人员利用铅硒纳米晶体经过化学反应，合成为大的晶体，然后融合成具有原子一致性的块状超晶格。

与之前晶体结构不同，这些晶体每五纳米（一纳米为十亿分之一米）都具有原子一致性。它们不是由晶体间的物质连接，而是晶体彼此直接相连。这些超结构的电性能在能量吸收和光发射方面的应用，很可能优于现有的半导体纳米晶体。

至于精度问题，Hanrath认为，“就砌块和使其形成超结构而言，完善的程度与研究者推动研究进展的程度有很大关系。”

最新的工作源于先前由Hanrath团队发表的研究，包括一篇2013年发表在Nano Letters上的文章，介绍了一种通过控制连接分子（配合体）的移位来连接量子点的新方法。这篇文章提到“连接量子” ，即每个量子点间的电耦合，成为目前需要解决的难题。那种障碍似乎可以通过这种新的研究来消除。纳米晶体强的耦合作用导致能带的形成，基于晶体的组成可以被控制，并且可能是探索并发现其他有可控电子结构的人工材料的第一步。

然而，Whitham认为，将团队的研究成果从实验室应用到现实生活中，仍有许多工作需要完成。 Hanrath团队的超晶格结构尽管优于配位体-连接纳米晶体固体，由于并非所有的纳米晶体都完全相同，仍有许多无序的部分，从而产生了缺陷，限制了电子波的功能。

Whitham说道，“我将这篇文章视为其他研究者的挑战，以使其达到新的更高的水平，这是目前我们所能知道的程度，但是如果一些人能想出新的技术进一步推动它的发展，这又将成为另一些人的新挑战。”

Hanrath认为这项成果可从两方面来看待，取决于你将瓶子认为是半空还是半满的状态。换种说法就是，目前研究者们已经制备了一个相当大的单晶硅片，虽然这个过程极具挑战，但仍然有着巨大的进步空间。

该项研究成果已经发布在Nature Materials上。

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感谢材料人编辑部顾玥提供素材