E3 Confinement quantique

Topique

Lorsque la taille de cette nanoparticule semi-conductrice approche le rayon de Bohr de l'exciton dans le même matériau — la distance caractéristique entre l'électron et le trou qui constituent cet exciton au sein du matériau massif —, c'est ce qui active le régime de confinement fort de cette nanoparticule. Dans le matériau massif, l'exciton dispose d'un espace suffisant pour maintenir cette distance caractéristique sans aucune restriction. En revanche, au sein d'une nanoparticule dont la taille approche déjà ce même rayon de Bohr, les parois physiques de la nanoparticule elle-même commencent à restreindre l'espace disponible pour cet exciton. Si la taille de cette nanoparticule est encore réduite, se rapprochant ou même devenant inférieure au rayon de Bohr de l'exciton, ce régime de confinement fort devient encore plus marqué.

Lorsque cette nanoparticule semi-conductrice entre dans ce régime de confinement fort, sa bande interdite, selon l'équation de Brus, cesse d'être la constante fixe qu'elle est dans le matériau massif et devient directement dépendante de la taille de la nanoparticule. L'équation de Brus décrit comment la bande interdite de cette nanoparticule s'élargit, dépassant celle du matériau massif équivalent, lorsque sa taille diminue dans ce même régime de confinement fort. La plus petite taille de cette nanoparticule dans ce régime de confinement fort induit une bande interdite plus large, conformément à l'équation de Brus.

Par conséquent, ce modèle, avec son régime de confinement fort et sa bande interdite dépendant de la taille, établit que cette dépendance à la taille est précisément la signature physique qui définit un point quantique, le distinguant de toute autre nanoparticule semi-conductrice du même matériau n'ayant pas encore atteint ce régime de confinement fort : alors que cette bande interdite reste constante pour toute taille de particule en dehors de ce régime, à l'intérieur de celui-ci, deux particules du même matériau mais de tailles différentes possèdent chacune leur propre bande interdite caractéristique. Le fait que cette bande interdite dépendante de la taille puisse être vérifiée expérimentalement, en utilisant l'énergie lumineuse émise par cette nanoparticule par photoluminescence, conformément à un autre modèle de cet ensemble, permet à ce même modèle de confirmer si ce régime de confinement fort est effectivement atteint. Et que cette même bande interdite dépendant de la taille est perdue, en revanche, lorsque la coalescence thermique qui décrit un modèle différent de cet ensemble fait croître cette nanoparticule au-delà du rayon de Bohr de l'exciton avec lequel ce modèle a été ouvert, provoque la destruction de ce même confinement quantique ainsi que de la signature physique du point quantique qu'il définissait.

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