Примерные размеры квантовых точек во взвесях:
2 нм — синий цвет излучения,
4 нм — зелёный,
5 нм — жёлтый,
6 нм — красный.
Ква́нтовая то́чка (КТ, нанокристал, искусственный атом) — фрагмент проводника или полупроводника (например InGaAs, CdSe, CdS или GaInP/InP), носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными[2]. Когда их освещают УФ-светом, электрон в квантовой точке может быть возбуждён до состояния с более высокой энергией[3]. В случае полупроводниковой квантовой точки этот процесс соответствует переходу электрона из валентной зоны в зону проводимости. Возбуждённый электрон может вернуться в валентную зону, высвободив свою энергию в виде фотона[3]. Это излучение света (фотолюминесценция) показано на рисунке справа. Цвет этого света зависит от разницы энергий между зоной проводимости и валентной зоной или от перехода между дискретными энергетическими состояниями, когда зонная структура в КТ нечётко определена.
Наноразмерные полупроводниковые материалы плотно удерживают либо электроны, либо дырки. Удержание похоже на частицу в ящике. Особенности поглощения и излучения квантовых точек соответствуют переходам между дискретными квантово-механически разрешёнными уровнями энергии в ящике, напоминающими атомные спектры. По этим причинам квантовые точки иногда называют искусственными «атомами»[4], подчёркивая их связанные и дискретные электронные состояния, подобно встречающимся в природе атомам или молекулам[5][6]. Электронные волновые функции в квантовых точках напоминают таковые в реальных атомах[7]. Соединив две или более квантовых точек можно создать искусственную «молекулу», проявляющую гибридизацию даже при комнатной температуре[8]. Точная сборка квантовых точек может сформировать сверхрешётки, которые действуют как искусственные твёрдотельные материалы и обладают уникальными оптическими и электронными свойствами[9][10].
Квантовые точки обладают промежуточными свойствами между объёмными полупроводниками и отдельными атомами или молекулами. Их оптоэлектронные свойства изменяются в зависимости как от размера, так и от формы[11][12]. Более крупные КТ диаметром 5—6 нм излучают более длинные волны таких цветов, как оранжевый или красный. КТ меньшего размера (2—3 нм) излучают более короткие волны, создавая синий и зелёный свет. Однако конкретные цвета различаются в зависимости от точного химического состава КТ[13].