带隙，且R是球形颗粒的半径。在 某些情况下，例如当使用掺杂的纳米颗粒和/或芯/壳结构时，也使用带内跃迀。
[0080] 通常，在本发明的层中采用的纳米颗粒是离散的颗粒，它们的尺寸中的至少一个 在纳米范围（Inm至1000 nm)内，通常为Inm至500nm的长度或直径。在某些实施方案中， 本发明的纳米颗粒为Inm至IOOnm之间的长度和/或直径。在某些实施方案中，本发明的 纳米颗粒为Inm至50nm之间的长度和/或直径。在其他实施方案中，掺杂的纳米颗粒为平 均在Inm至20nm的范围内的长度和/或直径。在其他实施方案中，掺杂的纳米颗粒为平均 在3nm至20nm的范围内的长度和/或直径。在其他实施方案中，掺杂的纳米颗粒为平均在 Inm至IOnm的范围内的长度和/或直径。
[0081] 纳米颗粒可以具有任何的"纳米颗粒的形状"，通常在各向同性形状的纳米颗粒和 各向异性形状的纳米颗粒中选择。纳米颗粒可以被选择以显示任何分支结构或网状结构。 不被限制于此，纳米颗粒可以是对称的或不对称的，可以是长形的，具有棒状形状、球形、椭 圆形、金字塔形、盘状、分支状、网络状或任何不规则的形状。在某些实施方案中，纳米颗粒 选自量子点（QD)、纳米晶体、纳米球、纳米棒、纳米线、纳米立方体、纳米盘、分支的纳米颗 粒、以及其他。同样地，"纳米颗粒的结构"可以选自层状纳米颗粒（即，芯/壳纳米颗粒）、 单种材料的纳米颗粒、具有不同材料或晶体相（例如，多角物比如四角物）或节段（条形 码）等的区域的纳米颗粒。
[0082] 在某些实施方案中，纳米颗粒是芯-壳结构或芯-杂壳（core-heteroshell)结 构。此类的非限制性实例是 CdSe/CdTe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe CdSe/CdS、InP/CdSe、InP/ ZnSe InP/Zn、 InAs/CdSe/ZnS、 InAs/CdSe/CdS、 InAs/InP/ZnSe、 InP/ZnSe/ZnS、 InP/CdS/ ZnSe、InP/CdS/ZnSe、GaAs/CdSe/ZnS、GaAs/CdS/ZnS。
[0083] 在某些实施方案中，纳米颗粒是CdSe/CdTe或CdSe/CdS或CdS/CdSe或CdTe/CdSe 或CdS/CdTe或CdTe/CdS芯壳结构。在某些实施方案中，纳米颗粒是CdSe/CdS芯壳结构。
[0084] 在某些实施方案中，某些层的纳米颗粒可以在尺寸和/或材料组成中的至少一种 上与后续的层中的每个中的纳米颗粒不同。在某些实施方案中，第一层的纳米颗粒可以在 尺寸和/或材料组成中的至少一种上与后续的层中的每个中的纳米颗粒不同。在某些实施 方案中，多层包括两个纳米颗粒层，其中第一层的纳米颗粒在尺寸上大于在第二最顶层中 的纳米颗粒。在其中多层包括多于两层的其他实施方案中，第一层的纳米颗粒大于第二层 中的纳米颗粒，所述第二层中的纳米颗粒进而大于在第三层中的纳米颗粒，依次类推，使得 在最顶层中的纳米颗粒在尺寸上是最小的。在此类实施方案中，在所有层中的纳米颗粒的 材料可以是或可以不是相同的。
[0085] 在某些实施方案中，每个纳米颗粒层包含不同材料的纳米颗粒。例如，一层可以包 含金属纳米颗粒，并且另一层可以包含一种或更多种半导体材料的纳米颗粒。在另一个实 施例中，每层包含半导体材料的纳米颗粒，使得在每层中的纳米颗粒不同。在另一个实施例 中，每层包含掺杂的半导体材料或金属材料或金属氧化物材料的纳米颗粒，使得在每层中 的纳米颗粒在掺杂浓度的水平上不同（从零到高掺杂）。
[0086] 根据本发明，每个纳米颗粒层与至少一个基板表面区域和/或前面的和/或后续 的层中的纳米颗粒相缔合。纳米颗粒可以直接缔合到基板（和/或前面的和/或后续的 层）或可以经由如本文公开的连接基部分与其缔合。纳米颗粒可以用允许将纳米颗粒连接 到表面或连接到另一层的纳米颗粒（例如，通过官能部分）的有机分子来封端。
[0087] 可以经由化学相互作用，比如共价键、离子键或配位键或经由物理相互作用比如 范德华力将纳米颗粒缔合到基板或相邻的纳米颗粒层。
[0088] 通常，多层结构通过首先将连接基分子例如有机分子沉积在基板的表面的至少一 个区域上而形成。这些连接基分子或部分充当粘合层，所述粘合层将纳米颗粒在预定的距 离处锚固到基板的表面或锚固到前面的或后续的纳米颗粒层。
[0089] 在某些实施方案中，连接基部分基于某些官能团（连接基团）的存在或不存在来 选择。在某些实施方案中，连接基部分基于它们的长度即在连接基链中的原子（例如，碳） 的数目来选择。在其他实施方案中，连接基部分被选择以提供控制的电荷或能量转移的路 径（例如，从而对在本发明的元件中的电荷/能量转移产生影响）。因此，预先确定每种（有 机）连接基分子的性质（例如，长度、离域电子η结构、在一个纳米颗粒层的发射与相邻的 纳米颗粒层或基板的吸收之间的光谱重叠），以便在本发明的元件（在每两层或层与基板 之间的中间层）中允许电荷或能量转移（向上转换或向下转换）。这样，有机分子层实际上 在来自不同层或在相同层内的纳米颗粒自身之间或在纳米颗粒与基板之间耦合。因此，即 使具有相同的纳米颗粒类型或尺寸，可以通过有机分子类型控制电荷/能量转移。
[0090] 连接基分子的长度（或在两个相邻的纳米颗粒层之间或基板与第一纳米颗粒层 之间的距离，所述距离可以通过在纳米颗粒的表面上的配体或两个连接基层或在结构中的 任何其他参数来定义）可以在纳米或亚纳米范围内。在某些实施方案中，连接基的长度在 0· Inm至IOOnm之间。在某些实施方案中，连接基的长度在0· 5nm至IOOnm之间。在某些实 施方案中，连接基的长度在〇. 5nm至IOnm之间。在某些实施方案中，连接基的长度在Inm至 IOnm之间。连接基被选择以控制親合。它们在分离时可以形成隧道势皇（tunnel barrier)。 连接基可以是导电的或当手性时具有像自旋过滤器（spin filter)的固有性质。连接基在 结构上可以是直链的或支链的，可以含有一个或更多个手性中心，或可以是非手性的，可以 含有一个或更多个芳香族或杂芳香族基团、或一个或更多个杂原子。
[0091] 连接基分子可以是双官能的，即具有允许连接基与基板的表面相缔合的第一类型 官能团、以及允许将连接基缔合到第一纳米颗粒层的第二类型官能团。类似地，用于将基板 缔合到层或缔合两个连续层的连接基分子可以具有允许将连接基缔合到一层（例如，第一 层或基板）的分子的第一类型官能团、以及允许将连接基缔合到毗邻的层（例如，第二层） 的第二类型官能团。
[0092] 第一官能团和第二官能团可以是相同的或不同的。
[0093] 在某些实施方案中，连接基分子是具有选自硫醇、羧酸、胺、羟基、硅烷以及其他的 一个或更多个官能团的有机分子。在某些实施方案中，连接基分子具有双官能或多官能部 分。
[0094] 在某些实施方案中，连接基分子是具有在一个或两个链端处具有官能部分的碳链 的有机分子。在某些实施方案中，碳链含有在1个和100个之间的碳原子。在某些实施方 案中，碳链含有在1个和50个之间的碳原子。在某些实施方案中，碳链含有在1个和10个 之间的碳原子。在另外的实施方案中，碳链包含1个碳原子或2个碳原子或3个碳原子或 4个碳原子或5个碳原子或6个碳原子或6个碳原子或7个碳原子或8个碳原子或9个碳 原子或10个碳原子。
[0095] 在某些实施方案中，有机分子选自二硫醇分子。二硫醇分子的非限制性实例包括 HS- (CH2) 2-SH (EDT 乙二硫醇）、HS- (CH2) 9-SH (壬二硫醇）、HS- (CH2) i。-SH (癸二硫醇 DT)以及
(苯二甲硫醇BDMT)。乙硅烷的非限制性实例包括C4H 6Cl6Si2 (2-亚甲 基-1，3-丙二基）双（三氯硅烷）、C6H12Cl6Si2(双（三氯甲硅烷基）己烷）或具有如以下但不 限制于以下的不同基团的双官能分子：C6H16O3SSi (巯基丙基）三甲氧基硅烷、C2H7NS(2-巯 基乙胺）。
[0096] 纳米颗粒层覆于其上的基板被选择以具有根据本发明定义的带结构。基板可以是 柔性基板或刚性基板，其可以是大体上一维的（点）或二维的（薄的平坦的基板或膜）或 三维弯曲的（非平坦的）表面（基板）。基板的非限制性实例可以具有平面形状（矩形形 状或盘形状）、圆形状或环形状，其中多层结构被堆叠在基板上并且可以或可以不覆盖遍及 其的全部基板表面。
[0097] 在某些实施方案中，基板是导电的。
[0098] 在某些实施方案中，基板是透明的。在某些实施方案中，基板在可见光谱区间内是 透明的。在某些实施方案中，基板在NIR和/或IR光谱区间内是透明的。在某些实施方案 中，基板在可见-IR光谱区间内是透明的。在某些实施方案中，基板是导电且透明的。
[0099] 在某些实施方案中，基板是无机半导体材料，包括但不限于硅、锡、硼的化合物、 碲、锗、镓、砷化镓（GaAs)、磷化镓（GaP)、碲化镉（CdTe)、砷化铝镓（GaAlAs)、磷化铟（InP)、 磷砷化镓（GaAsP)、硫化镉（CdS)、铜铟镓二硒（CIGS)、碲镉汞（HgCdTe)、以及铜铟硫或铜铟 硒。
[0100] 在某些实施方案中，基板可以选自玻璃、多孔玻璃、石英、氧化铟锡（ITO)、氟化氧 化锡（FTO)或云母。
[0101] 在某些实施方案中，基板是聚合物（导电聚合物），比如聚奧类、聚亚苯基类、聚芘 类、聚萘类、聚（吡咯）类、（PPY)、聚（噻吩）类（PT)、聚（3, 4-亚乙基二氧噻吩）（PEDOT)、 聚吖庚因类、聚吲哚类、聚咔唑类、聚（对亚苯基亚乙烯基）（PPV)、聚（乙炔）类（PAC)、聚 (对苯硫醚）（PPS)、聚-3-己基噻吩（P3HT)、聚苯胺类。
[0102] 在某些实施方案中，基板或基板的区域是η型或p型半导体。
[0103] 在某些实施方案中，基板是GaAs或Si。
[0104] 基板不需要用多层的纳米颗粒层完全覆盖。基板具有与多层相缔合的一个或更多 个离散的间隔开的表面区域。间隔开的区域是通过原子（材料）或其他多层（包含不同类 型的纳米颗粒层和/或纳米颗粒层的布置）的区域或无材料的区域或基板的不同带结构 (例如，包含P型区域和η型区域的基板）分开的材料（多层）的区域。
[0105] 在某些实施方案中，多层完全（或几乎完全）覆盖基板（在至少一个基板面上）。 在某些实施方案中，在基板中的区域的数目为至少1。在某些实施方案中，在基板中的区域 的数目是2或3或4或5或6或7或8或9或10。
[0106] 区域的尺寸可以与一个纳米颗粒的尺寸一样小。区域的尺寸可以是基板的整个尺 寸（在基板的至少一个面上）。在某些实施方案中，区域的尺寸由最终的功能元件的尺寸 (例如，在电子装置元件中的栅的尺寸）限定。
[0107] 在某些实施方案中，区域尺寸是纳米级的。在某些实施方案中，区域尺寸是亚微米 级的。在某些实施方案中，区域尺寸是微米级的。在某些实施方案中，区域尺寸是毫米级的。 在某些实施方案中，区域尺寸是厘米级的。
[0108] 多层结构在其上堆叠的基板或基板的区域可以具有多种带结构。
[0109]