量子點 (QD) 是幾納米大小的半導體粒子，由于量子力學，其光學和電子特性不同于較大粒子。 它們是納米技術的中心話題。 當量子點被紫外線照射時，量子點中的電子可以被激發到更高能量的狀態。 在半導體量子點的情況下，這個過程對應于電子從價帶到導帶的躍遷。 被激發的電子可以回到價帶，以光的形式釋放能量。 這種光發射（光致發光）如右圖所示。 該光的顏色取決于導帶和價帶之間的能量差異，或者當帶結構不再是量子點的良好定義時離散能態之間的轉變。

用材料科學的語言來說，納米級半導體材料緊緊地限制了電子或電子空穴。 量子點有時被稱為人造原子，強調它們的奇異性，具有束縛的、離散的電子狀態，就像自然發生的原子或分子一樣。 結果表明，量子點中的電子波函數類似于真實原子中的電子波函數。 通過耦合兩個或多個這樣的量子點，可以制造出一種人造分子，即使在室溫下也能表現出雜交。

量子點具有介于大塊半導體和離散原子或分子之間的特性。 它們的光電特性隨著尺寸和形狀的變化而變化。 直徑為 5–6 nm 的較大 QD 會發射更長的波長，顏色如橙色或紅色。 較小的量子點 (2–3 nm) 發射較短的波長，產生藍色和綠色等顏色。 然而，具體顏色取決于 QD 的確切組成。

量子點的潛在應用包括單電子晶體管、太陽能電池、LED、激光器、單光子源、二次諧波產生、量子計算、細胞生物學研究、顯微鏡和醫學成像。 它們的小尺寸允許一些 QD 懸浮在溶液中，這可能導致它們用于噴墨打印和旋涂。 它們已被用于 Langmuir-Blodgett 薄膜。 這些處理技術導致半導體制造的更便宜和更省時的方法。

有幾種制造量子點的方法。 可能的方法包括膠體合成、自組裝和電門控。

膠體半導體納米晶體是從溶液中合成的，很像傳統的化學過程。 主要區別在于產品既不會沉淀為大塊固體，也不會保持溶解狀態。 在高溫下加熱溶液，前體分解形成單體，然后成核并產生納米晶體。 溫度是決定納米晶體生長最佳條件的關鍵因素。 它必須足夠高以允許在合成過程中原子的重排和退火，同時又必須足夠低以促進晶體生長。 單體的濃度是納米晶體生長過程中必須嚴格控制的另一個關鍵因素。 納米晶體的生長過程可以以兩種不同的方式發生，即聚焦和散焦。 在高單體濃度下，臨界尺寸（納米晶體既不生長也不收縮的尺寸）相對較小，導致幾乎所有顆粒生長。 在這種情況下，較小的顆粒比大的顆粒生長得更快（因為較大的晶體比小晶體需要更多的原子來生長）導致尺寸分布集中，產生幾乎單分散顆粒的不可能分布。 當保持單體濃度使得存在的平均納米晶體尺寸始終略大于臨界尺寸時，尺寸聚焦是最佳的。

隨著時間的推移，單體濃度降低，臨界尺寸變得大于存在的平均尺寸，并且分布散焦。

有膠體方法可以生產許多不同的半導體。 典型的點由硫化鉛、硒化鉛、硒化鎘、硫化鎘、碲化鎘、砷化銦和磷化銦等二元化合物制成。 點也可以由三元化合物制成，例如硒化鎘硫化物。 此外，最近取得的進展允許合成膠體鈣鈦礦量子點。這些量子點在量子點體積內可以包含少至 100 到 100,000 個原子，直徑約為 10 到 50 個原子。 這相當于大約 2 到 10 納米，直徑為 10 納米時，可以將近 300 萬個量子點首尾相連，并適合人類拇指的寬度。

可以通過膠體合成來合成大批量的量子點。