次世代先端デバイス動向(4)量子ドットデバイス--作製技術の進展により、ディスプレイ、レーザーはもとより、太陽電池、更には単一光子源としての応用開発に期待が高まる！

摘要

量子ドット（QD：Quantum Dot）とは、簡単にいえば、「電子を3 次元的に閉じ込めて位置自由度を制限した量子状態」と定義される。一般的に、QD は、半導体ナノ結晶の形態をとることが多い。その場合、結晶サイズを変化させると、量子サイズ効果により、バンド構造、つまりエネルギーギャップが変化する（図1）。また、結晶サイズを半導体の励起子ボーア半径程度に制御すると、量子閉じ込め効果によって、励起子結合エネルギーが増大し、励起子の熱緩和が起きにくくなる。さらに、電子が狭い空間に閉じ込められると、その空間に局限された離散的なエネルギー準位を取るという量子効果が現われる。閉じ込められた空間は量子井戸と呼ばれ、そこで、二重障壁構造が繰り返され、量子井戸間の共鳴トンネリングによって、負性抵抗などの新規な特性が生まれることが提唱されたことがQD 研究の契機となった。