Hiện nay các nano tinh thể bán dẫn là lĩnh vực đang phát triển của vật lý và hoá học tổng hợp vô cơ. Lĩnh vực này  được thúc đẩy ở cả hai mặt: nghiên cứu cơ bản và khả năng ứng dụng công nghệ trong tương lai của vật liệu nano. Các nano tinh thể bán dẫn được quan tâm về mặt thương mại do những ứng dụng như đánh dấu huỳnh quang sinh học, là những thành phần của pin mặt trời tái sinh, các thiết bị khuếch đại quang hay các thiết bị quang điện. Khả năng trông đợi lớn hơn của các vật liệu này là trong lĩnh vực công nghệ xử lý thông tin. Tuy nhiên, trong công nghệ chế tạo, những thách thức to lớn (và có thể nói là dễ làm nản lòng người) vẫn còn ở phía trước, đòi hỏi rất nhiều nỗ lực của các nhà khoa học để có thể hướng tới những ứng dụng hữu hiệu trong thực tế của lớp vật liệu này.

Một trong những đặc tính quan trọng để hướng tới những ứng dụng cụ thể và hữu ích của các chấm lượng tử bán dẫn là hiệu suất phát xạ của chúng phải cao cũng như có độ ổn định tốt về các tính chất điện và quang. Trong những năm qua, rất nhiều công trình quan tâm đến kỹ thuật chế tạo và nghiên cứu các tính chất quang của các nano tinh thể bán dẫn pha tạp các tâm huỳnh quang. Các nano tinh thể bán dẫn pha tạp với hiệu suất huỳnh quang cao được mong đợi là các chất phát quang mạnh dùng trong các màn hình phẳng, các vật liệu quang chứa dữ liệu mật độ cao, các nhãn huỳnh quang cho hiện ảnh sinh học và các đầu thu ….. Các nghiên cứu  tập trung vào tính hoạt động quang của các tâm tạp trong nano tinh thể bán dẫn như các ion kim loại chuyển tiếp hoặc các ion đất hiếm, đồng thời những nghiên cứu để ổn định bề mặt của các nano tinh thể cũng thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học.

Đề tài này tập trung nghiên cứu các bán dẫn nano pha tạp, đây là lớp vật liệu  đang có vai trò quan trọng ngày càng tăng trong những ứng dụng công nghệ. Như đã biết, từ các công nghệ bán dẫn hiện nay, sự pha tạp các tạp chất hoặc các sai hỏng vào trong các mạng tinh thể bán dẫn là công cụ ban đầu để khống chế độ dẫn điện và cũng có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất quang, huỳnh quang, tính chất từ và các tính chất vật lý khác của bán dẫn. Các nano tinh thể bán dẫn pha tạp các tâm huỳnh quang sẽ cho hiệu suất phát xạ huỳnh quang là lớn, thậm chí ở nhiệt độ phòng. Ngoài ra, đối với các nano tinh thể, tỷ lệ bề mặt trên khối là lớn dẫn đến sự ảnh hưởng đáng kể của các trạng thái bề mặt vào việc dập tắt huỳnh quang và làm giảm hiệu suất phát xạ. Để làm giảm hiệu ứng có hại của các trạng thái bề mặt lên tính chất phát xạ, sự thụ động hoá bề mặt  (hay tạo ra các nano tinh thể có cấu trúc lõi vỏ) là biện pháp quan trọng, biện pháp này giúp tạo cho các nano tinh thể bán dẫn có độ ổn định tốt về mặt quang học và làm tăng hiệu suất phát quang.

Việc quan tâm đến các tính chất huỳnh quang của các nano tinh thể tinh khiết đã đưa đến rất nhiều các nghiên cứu về vật liệu này trong thập niên vừa qua. Nhưng để lớp vật liệu này phát triển lên cho các ứng dụng trong công nghệ điện tử và quang tử thì việc khống chế và hiểu được cơ chế vật lý trong  trong các tinh thể bán dẫn pha tạp ở kích thước nanomét là điều bắt buộc. Để mở rộng các tính chất phổ có lợi có thể thu được từ các vật liệu bán dẫn nano, người ta tìm cách pha tạp các ion kim loại chuyển tiếp (như Mn²⁺) hoặc các ion đất hiếm (như Eu²⁺) vào các nano tinh thể tinh khiết. Các nano tinh thể bán dẫn loại này được chế tạo bởi phương pháp hoá học trực tiếp trong dung dịch. Phương pháp này giúp vật liệu có thể được chế tạo và cất giữ như là các hạt huyền phù được tinh thể hoá ở dạng keo có chất lượng cao. Sự phù hợp giữa dung dịch và sự linh động về mặt hoá học của các nano tinh thể bán dẫn dạng keo làm cho các nano tinh thể dễ dàng được hình thành và được đưa vào các môi trường như thuỷ tinh, polyme, hoặc các cấu trúc dị thể, nối vào các phân tử sinh học hoặc gắn vào các chuỗi trật tự xếp chặt.

Tuy nhiên, nếu như việc chế tạo các tinh thể nano bán dẫn tinh khiết đã thu được những thành công đáng kể thì việc chế tạo các nano tinh thể pha tạp vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn.

Tải file Nghiên cứu phổ phát xạ của các chấm lượng tử bán dẫn pha tạp các ion kim loại chuyển tiếp hoặc các ion đất hiếm tại đây