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纳米材料基本特性-量子尺寸效应

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-07热度:

量子尺寸效应
当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象,以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道能级和最低末被占据分子轨道能级,能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。

早在20世纪60年代,Kubo就采用电子模型给出了能级间距与颗粒直径的关系为⑩3=4E②r/3⑩N②。
对于常规物体,因包含有无限个原子(④N⑥),故常规材料的能级间距几乎为零(⑩8⑥一o);
对于纳米微粒,因所包含原子数有限,⑩3②有一定的值,即能级间距发生了分裂。

当能级间距大于热能、磁能、光于能量或超导态的凝聚能时,则会引起能级改变、能隙变宽,使粒子的发射能量增加,光学吸收向短波方向移动,直观上表现为样品颜色的变化。
量子尺寸效应产生的最直接的影响就是纳米晶体吸收光谱的边界蓝移。

这是由于在纳米尺度半导体微晶中,光照产生的电子和空八不再是自由的,它们存在库仑作用,此电子一空穴对类似于大晶体中的激于。
由于空间的强烈束缚,导致激于吸收峰蓝移,带边以及导带中更高激发态均相应蓝移。
粒子尺寸越小,激发态能级越大,吸收峰蓝移,这是蓝移发生的物理学因素。

纳米材料基本特性-量子尺寸效应第1张图

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