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第四章半导体颗粒和颗粒膜半导体是指导电率介于金属与绝缘体之间的一种晶体或无定形的固体物质，其阻抗随温度的增加而减小。被电子充满的导带及没有电子占据的价带。能量差称为禁带宽度，它的激发导致一个电子从价带跃迁至导带，同时在晶格中产生了一个正电荷或空穴。电子和空穴的移动相互关联的，其电荷间的静电吸引形成一个束缚的电子—空穴对，既“激子”。如下图

半导体胶体颗粒及颗粒膜是近来发展起来的，它有一系列优点：

1它们对尺寸和维数的依赖性对于研制和开发电—光器件极其重要，在适当的能带时具有宽的吸收光谱和高的消光系数，并且可以通过掺杂或物理或化学修饰使之敏化。

2可以将半导体胶体制成颗粒足够小、浓度比较稀的体系，减少光散射的影响，便于光谱测试；有大的表面积，因而是有效的吸光物质---光激发产生的电子和空穴很快被颗粒表面所捕获，且容易从这个小颗粒上转移到另一个受体。如图。

3相对而言，半导体胶体分散体的产生是非常廉价的。

然而，纳米尺寸半导体胶体颗粒的制备仍然是很困难的，要得到稳定的、单分散的、具有已知特性的纳米尺寸半导体胶体颗粒，不仅对实验要求很高，而且对人的智力也是一个挑战。

4.1纳米尺度半导体胶体颗粒尺寸量子化效应尺寸量子化效应是直径小于或等于本体材料中激子大小的半导体颗粒的基本特性。

如CdS本体材料中的激子直径为50~60Ǻ，也就是说在直径等于或小于60Ǻ

（相当于3000~4000个原子）的CdS颗粒上才可以观察到量子尺寸效应。

利用电子显微镜和X-光散射等测量手段，可以确定量子尺寸的半导体颗粒不同于相应本体材料的结构特征，这是非常重要的。

随着半导体颗粒尺寸的减小，其吸收边相应有一个蓝移的过程。

如CdS：本体材料吸收边在5155nm，相应于80Ǻ

的颗粒的吸收起点；而直径在40Ǻ和20Ǻ的颗粒的吸收边则分别在4805nm和40010nm

。

又如，随着Cd3P2尺寸的减小，其颜色从黑色、红色、橙色、黄色，最后变为白色。

这也从另一个方面证实了量子尺寸效应。

荧光光谱也可表征量子尺寸的半导体颗粒。

同时也建立了几种方法对量子尺寸化效应进行理论处理。“势箱中粒子”等等。

4.2单分散的纳米尺度半导体颗粒的制备硫化物、硒化物、碲化物、磷化物、砷化物的半导体颗粒可以通过控制H2S、H2Se、H2Te、PH3和AsH3与适当的金属水溶液的沉淀反应来制备。这些胶体一般都用聚磷酸钠作为稳定剂。

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