信息時代是建立在半導體材料的基礎之上的，以高純半導體單晶的生長為標志。由此設計和制造的電子器件，讓我們能夠控制體相半導體固體中電荷載流子的濃縮、移動和動力學。
在信息傳播、通訊交流、消費品、健康以及能源等領域，智能硬件的發展機會和趨勢日益擴大，人們渴望能在任何地方植入電子器件。這種期望電子器件無所不在的強烈需求刺激了材料設計，促進科研人員對材料的物理性能工程化，以開發全新的低成本、大面積和柔性的器件制造方法。
半導體是電子器件和光電器件的核心部件，對于化學純度和結構完美度要求非常嚴苛。膠體半導體量子點是有望取代Si的新技術之一，其具有高電荷載流子遷移率，精確的n型和p型摻雜，以及可控的能帶寬度等優點。
許多材料都可以制備成膠體半導體量子點，而且膠體量子點非常適合低成本、大面積的溶液制造技術。通過對量子點進行特殊的調控與組裝，可以實現大面積、溶液法制備具有特殊電子和光電性能的器件。
圖1. 量子點器件構筑
有鑒于此，Kagan等人綜述了最近在調控和利用膠體量子點構建電子器件和光電器件方面的進展。由于尺寸、形貌以及相互連接性的可控性，科學家成功制備出傳統體相半導體材料所不具備的新性能的電子材料。
圖2. 量子點組裝的薄膜器件
膠體量子點在2-20 nm區間，具有很強的量子限域效應，其尺寸、形貌、組成和表面功能化配體均可調，表面配體確保量子點的膠體穩定性。量子點的大比表面積確保表面組成和結構對于控制體相半導體固體中電荷載流子的濃縮、移動和動力學等物理性質起到重要作用。量子點表面未配位的原子會捕獲和散射電荷載流子，最近的研究進展已經能夠實現這種原子的鈍化。表面原子、配體和離子作為摻雜材料，可用于控制量量子點的電子親和力。
表面配體和周圍環境可以控制量子點之間的電子、激子和熱傳遞。新的配體化學和母體材料為自由控制激子和電荷載流子的動力學和器件界面設計提供了很大空間。量子點表面的物理化學性能的工程化進展催生了具有高遷移率的晶體管、電路板，高量子產率的光探測器，以及高效發光器件和高效光伏器件。
未來，膠體量子點的表面研究仍是重點！如何組裝和集成其他材料，如何構建表面化學與材料性能之間的直接關系，如何完全控制載流子類型、濃度以及遷移，如何控制器件界面的阻礙和陷阱，都將是未來研究的重大方向。
圖3. 量子點內核和表面配體的性質
圖4. 量子點電子器件
圖5. 量子點光電器件
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