发光的原理大略包括电致发光(Electroluminescence，EL)、光致发光(Photoluminescence，PL)和化学发光(生物发光和焚烧发光可归类在此)，而现在被遍及运用，能发生高亮度、而且有用节能的办法，正是电致发光，早在爱迪生创造电灯时，就已翻开电致发光的大门，光源之旅一路从鼻祖钨丝灯，一路走到今天的LED固态照明。
而LED、OLED和量子点，都同归于电致发光中的固态场效发光，电子从激起态(Excited State)以辐射的办法回到基态(Ground State)，当资料是直接能隙半导体时，这个辐射就会以光的方式呈现，对无机物LED和量子点来说，激起态的能量方位称之为传导带(Conduction Band，CB)，基态的方位称之为价带(Valence Band，VB)，而对有机物OLED而言，只需把CB和VB换成LUMO和HOMO就好了，道理大略都是相通的。
激起态的能量较高，回到基态时是开释能量的，对可发光的半导体资料来说，光便是这股被开释的能量，激起态与基态间要害的能量差就叫做能隙(Energy Gap)，能隙决议了光的能量，从而决议了光的频率与波长，总结的说，资料的能隙就界说了光的颜色，是解开光谱奥妙的钥匙，不同的发光资料(直接能隙半导体)，理论上对应了不同的能隙。
所以在固态发光的旅程中，科学家费尽心机寻觅各种波长对应的抱负资料，辅以掺杂(doping)的技能完成各种颜色的光，商业化的进程还得考虑到功率、晶格匹配、热膨胀匹配等种种考量，背面蕴含了巨大的常识与技能，固态照明能有今天的作用，得要感谢科学家们的尽力，替照明国际找齐那一块一块的拼图，无怪乎1993年中村叔叔搞出高亮度蓝光，补足RGB三缺一的咒骂时，全国际都流眼泪了!这个被誉为“二十世纪不可能的使命”的里程碑，一来意味着二极体白光的诞生，固态照明的路从此翻开，二来意味着完成全颜色(Full Color)的质料完备，LED能够拿去做显现了!一个蓝光的打破，让LED一口气翻开通往两个巨大商场的门，中村所以名副其实的成了诺贝尔奖得主。
该说说量子点了。
关于一维二维三维的纳米资料咱们这儿不评论，咱们只需看块材(Bulk Material)和量子点(Quantum Dot)就好，一般在半导体的范畴，咱们运用的资料是块材，块材由许多原子透过共价键合体，原子与原子间的杂乱作用力，让不接连的能阶构成挨近接连的能带，也便是咱们所说的导带和价带，导带与价带间有固定的能量差，所以块材的能隙就这么决议了。但当咱们把块材继续的缩小到奈米标准，且小于其波尔半径时，量子约束效应(Quantum Confinement)呈现了，本来固定的能阶会开端往外扩，当尺度继续缩小时，发光波长会开端蓝移(能量变强，光的波长变短)
这个因为量子约束效应呈现的能阶改动，便是量子点进入显现舞台的中心，只需选一个能隙小的资料，透过尺度操控就能宣布一切可见光，对，一切，什么晶格匹配什么掺杂的功夫都能够洗洗睡了。
量子点最梦境的事，便是“一种资料，各种波长”，这个光可调的技能，能够用固定的资料去完成多种波长，颜色还又准又pure，这真的很过火，完全戏弄了半导体能隙与波长1对1的常理。所以，如LED和OLED那般寻觅波长拼图的做法成了前史，量子点的国际只需要一把钥匙—“化合物的挑选”，说起来简略，但这个化合物不只需能在蓝移时包括一切可见光、要有最小的半高宽、抱负的转化功率，还要不含毒素跟好组成…，这些条件列出来的确科学家也哭着想回家了，但…这是奈米资料啊!奈米资料是资料科学的未来啊!怎么能跟简略沾上边呢?困难是天经地义的，横竖找到了便是一百，找不到便是零，量子点资料选好了今后，再也不需要忧虑的便是色域，更遑论去考虑白光短少哪个要素这种别脚的问题。
从使用端的延展性来看，量子点一起具有了发散跟收敛的才能，不只能用一把钥匙翻开一切波长的门，完成精准的颜色、完美的色域;在光致发光的使用时，还能够让不同门通往同一个房间—只需来历光都在可激起的规模，量子点能把不同波长的光转化成单一波长，完成光一致性的“整光”作用，这对显现来说是个振奋人心的特质，处理了单一Wafer晶片波长规模难以微缩的难题，所以这个能“一转多”又能“多转一”的奇特资料，也成了小距离显现屏与Micro LED热切张望，期许能处理本身技能约束的秘密武器。
量子点跟LED和OLED的要害不同，便是(1)具有操控波长的完美特质，以及(2)现在仅有能在光致发光和电致发光都有所作为的资料，这两点大大的翻开量子点的使用弹性与想像空间。
量子点的尺度十分小，现已很难用Top-Down的办法制作，现在的制备办法都是Bottom-up，也便是用三口瓶像煮火锅相同煮出来的，曩昔为了进步量子点的发光功率，采用了Core-Shell结构(下图左)，用能隙更宽的资料维护中心的发光中心，以CdSe/CdS结构来说，CdSe是发光中心，CdS是维护外壳，这种作法继续好久，量子点的发光波长跟尺度巨细在这个时期都是直接相关的，遍及来说2nm～10nm的巨细的量子点，能够对应蓝光到红光的一切可见光，越大颗波长就越长，反之亦然。后来称作合金(Alloy)量子点的作法呈现了(下图右)，透过混合两种资料的做法来操控光的波长，量子点巨细不再是判别颜色的目标，合金的做法能够让相同尺度的量子点，宣布不同波长的光，渐渐地成为今天量子点的干流。
最抱负的发光资料现在仍是硒化镉(CdSe)，但硒化镉含镉，导致其一直背负着ROHS的包袱，一直在豁免的期限上与欧盟拉扯，行销上也成为被代替技能痛击的缺点，再说了，只需被贴上含毒的标签，顾客就很简单从置疑转成惊惧(顾客对错理性的)，更甭说未来收回还要面对各种约束。所以，“含镉”成了量子点商业化的咒骂，为了甩开这个咒骂，量子点只能尽力地朝向非镉与低镉资料行进。
故事先到这边告一段落，对量子点来说，(1)寻觅对的商业产品，跟(2)处理镉的疑虑，是接下来最重要的课题，这篇首要着眼于量子点的原理与存在价值，因为时分不早了，下次再让咱们进入量子点的商业开展之路。
