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RÉSUMÉ
Les nanocristaux semi-conducteurs suscitent un grand intérêt de recherche depuis plus de trente ans. Ces particules inorganiques, couvertes d'une couche de molécules organiques les séparant les unes des autres, illustrent particulièrement bien le changement des propriétés physiques en diminuant la taille au nanomètre par effet de confinement quantique. En même temps, grâce aux avancées de la synthèse chimique, la taille et la composition des nanocristaux et par conséquent leurs propriétés optiques peuvent être précisément contrôlées ce qui ouvre la voie à diverses applications. Cet article donne un aperçu des propriétés les plus marquantes des nanocristaux semi-conducteurs, des méthodes de synthèse et de leurs principales applications.
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Peter REISS : Docteur, chercheur CEA ([email protected])
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Frédéric CHANDEZON : Ingénieur, docteur, chercheur CEA ([email protected]) - Laboratoire d’Électronique moléculaire, organique et hybride, UMR 5819 SPrAM (CEA-CNRS-UJF) - Université Grenoble Alpes, Inac-SPrAM, F-38000 Grenoble, France - CEA, Inac-SPrAM, F-38000 Grenoble, France - CNRS, SPrAM, F-38000 Grenoble, France
INTRODUCTION
les nanocristaux semi-conducteurs suscitent un grand intérêt de recherche depuis plus de trente ans. Ces particules inorganiques, couvertes d’une couche de molécules organiques les séparant les unes des autres, illustrent particulièrement bien le changement des propriétés physiques en diminuant la taille au nanomètre par effet de confinement quantique. En même temps, grâce aux avancées de la synthèse chimique, la taille et la composition des nanocristaux et par conséquent leurs propriétés optiques peuvent être précisément contrôlées ce qui ouvre la voie à diverses applications. Cet article donne un aperçu des propriétés les plus marquantes des nanocristaux semi-conducteurs, des méthodes de synthèse et de leurs principales applications.
Semiconductor nanocrystals attract a large research interest for more than thirty years now. These inorganic particles, capped by a layer of organic molecules separating them, illustrate particularly well the modification of physical properties induced by the quantum confinement effect when the size is decreased to the nanometre range. At the same time, progress in chemical synthesis enables the precise control of nanocrystals’ size and composition and hence of their optical properties, paving the way to various applications. This article gives an overview of the basic properties characterizing semiconductor nanocrystals, of their synthesis methods of their main applications.
photo-/électroluminescence, imagerie optique en biologie, photovoltaïque, éclairage/affichage, marquage biologique, cellules solaires, synthèse chimique, propriétés optiques, fonctionnalisation, applications.
photo-/electroluminescence, optical imaging in biology, photovoltaics, lighting/displays, biological labeling, solar cells, chemical synthesis, optical properties, functionalisation, applications.
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MOTS-CLÉS
applications cellules solaires fonctionnalisation photo-/électroluminescence éclairage/affichage marquage biologique synthèse chimique propriétés optiques
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2004 par Frédéric CHANDEZON, Peter REISS
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6. Glossaire – Définitions
Effet de confinement quantique ; quantum confinement effect
Discréditation des niveaux d’énergie d’un semi-conducteur et augmentation de sa bande interdite (gap) en conséquence de la réduction d’au moins une de ses dimensions en dessous du rayon de Bohr de l’exciton.
Rayon de Bohr de l’exciton ; exciton Bohr radius
Distance moyenne entre l’électron et le trou dans un exciton (pair électron-trou), calculé avec le modèle « planétaire » de Bohr de l’atome d’hydrogène.
Fluorescence ; fluorescence
Émission de photons avec une énergie correspondant au gap du nanocristal provoquée par l’absorption de photons à plus haute énergie.
Rendement quantique de fluorescence ; fluorescence quantum yield
Spécifie l’efficacité d’émission, définie comme rapport du nombre de photons émis au nombre de photons absorbés par l’échantillon.
Rendement de conversion énergétique d’une cellule solaire ; power conversion efficiency of a solar cell
Rapport de la puissance électrique produite à la puissance lumineuse reçue par la cellule solaire.
Efficacité quantique externe d’une diode électroluminescente ; external quantum efficiency of a light-emitting diode
Rapport de la puissance lumineuse émise à la puissance électrique utilisée.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PAUTRAT (J.-L.) - Demain le nanomonde : voyage au cœur du minuscule - Fayard (2002).
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(2) - ALIVISATOS (A.P) - * - . – J. Phys. Chem. 100, 13226 (1996).
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(3) - MURRAY (C.B.), KAGAN (C.R.), BAWENDI (M.G.) - * - . – Annu. Rev. Mater. Sci. 30, 545 (2000).
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(4) - ROGACH (A.L.), TALAPIN (D.V.), SHEVCHENKO (E.V.), KORNOWSKI (A.), HAASE (M.), WELLER (H.) - * - . – Adv. Funct. Mater. 12, 653 (2002).
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(5) - BRUS (L.E.) - * - . – J. Chem. Phys. 79, 5566 (1983).
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(6) - BRUS (L.E.) - * - . – J. Chem. Phys. 80, 4403 (1984).
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...
Conférence : « NaNaX – Nanoscience with Nanocrystals » a lieu tous les deux ans dans différents pays européens (années paires).
Conférence : « 30 years colloidal quantum dots » May 26-28, 2014, Paris.
( http://www.30-years-QDs.com).
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoire d’Électronique moléculaire, organique et hybride, INAC-SPrAM (UMR 5819 CEA-CNRS-UJF), CEA Grenoble, 17, rue des Martyrs, 38054 Grenoble cedex 9
( http://inac.cea.fr/spram/NanoX/)
Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (LPEM, UMR8213CNRS/UPMC/ESPCI), 10, rue Vauquelin, 75005 Paris
NanoBioPhotonics Group, Institut d’Électronique fondamentale, Université Paris-Sud (UMR 8622 – CNRS), 15, Rue Georges Clémenceau, 91405 ORSAY cedex
( http://www.nbp.ief.u-psud.fr/Website/HOME.html)
Physics and Chemistry of Nanostructures Group, Ghent University, Krijgslaan 281 building S3 (Campus Sterre),...
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