มีหลายวิธีที่จะกระตุ้นสารกึ่งตัวนำ ทำให้มีหลายวิธีที่จะผลิตควอนตัมดอท โดยทั่วไป เส้นควอนตัม ควอนตัมเวล และควอนตัมดอทจะเพิ่มขึ้นด้วยเทคนิคอีพิแทกเชียล ในการผลิตผลึกนาโนโดยวิธีทางเคมี หรือโดยการถ่ายเทไอออน หรือในการแบ่งระดับนาโนโดยเทคนิคลิโทกราฟิก

การสังเคราะห์แบบคอลลอยด์

ผลึกนาโนของสารกึ่งตัวนำที่เป็นคอลลอยด์สังเคราะห์ขึ้นโดยสารเริ่มต้นที่ละลายในสารละลายเช่นเดียวกับกระบวนการทางเคมีทั่วไป การสังเคราะห์ควอนตัมดอทแบบคอลลอยด์มีพื้นฐานจากองค์ประกอบหลัก 3 ประการคือ สารเริ่มต้น สารลดแรงตึงผิวอินทรีย์ และตัวทำละลาย เมื่อให้ความร้อนแก่ปฏิกิริยาจนได้อุณหภูมิสูงเพียงพอ สารเริ่มต้นจะเปลี่ยนรูปทางเคมีไปเป็นโมโนเมอร์ เมื่อโมโนเมอร์เกิดการอิ่มตัวยวดยิ่งจนถึงระดับที่เพียงพอจะเริ่มเกิดผลึกนาโน โดยมีกระบวนการก่อนิวเคลียส อุณหภูมิระหว่างการเติบโตเป็นปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่ง ในการหาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเติบโต ของผลึกนาโน ซึ่งควรจะสูงเพียงพอสำหรับการจัดตัวใหม่และการคลายตัวของอะตอมระหวางกระบวนการสังเคราะห์ ซึ่งควรจะต่ำจนเพียงพอที่จะสนับสนุนการเติบโตของผลึก ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องควบคุมระหว่างการเติบโตของผลึกคือความเข้มข้นของโมโนเมอร์ กระบวนการเติบโตของผลึกนาโนจะเกิดขึ้นได้สองแบบคือแบบเน้นและแบบไม่เน้น ความเข้มข้นของโมโนเมอร์ที่สูง ขนาดวิกฤต (ขนาดที่ผลึกนาโนจะไม่มีการเติบโต)จะเล็กมาก ทำให้มีการเติบโตของอนุภาคทั้งหมด ในระบบนี้ อนุภาคที่เล็กกว่าจะเติบโตได้เร็วกว่าอันที่ใหญ่กว่า ทำให้มีการเน้นที่การกระจายตัวของขนาดต่อผลที่ได้จนเกือบจะเป็นอนุภาคที่มีการกระจายตัวแบบเดียว การเน้นที่ขนาดจะเหมาะสมเมื่อความเข้มข้นของโมโนเมอร์คงที่ เช่น ค่าเฉลี่ยของขนาดผลึกนาโนที่ปรากฏจะใหญ่กว่าขนาดวิกฤติเล็กน้อย เมื่อความเข้มข้นของโมโนเมอร์หมดลงระหว่างการเติบโต ขนาดวิกฤติจะใหญ่กว่าขนาดเฉลี่ยที่ปรากฏทำให้เกิดการกระจายตัวแบบไม่เน้น

มีวิธีทางคอลลอยด์ที่ใช้ผลิตสารกึ่งตัวนำหลายชนิด ดอทแบบมาตรฐานจะสร้างมาจากอัลลอยด์สองส่วนผสมเช่น แคดเมียมเซลาไนด์ แคดเมียมซัลไฟด์ อินเดียมอาร์เซไนด์ และอินเดียมฟอสไฟด์ ดอทอาจจะสร้างจากอัลลอยด์สามส่วนผสมเช่นแคดเมียมเซลาไนด์ซัลไฟด์ ควอนตัมดอทเหล่านี้จะประกอบด้วยอะตอมระหว่าง 100 – 100,000 อะตอม ภายในปริมาตรของควอนตัมดอท โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 – 50 อะตอม ซึ่งมีขนาดประมาณ 2-10 nm และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 nm จะมีควอนตัมดอทเกือบ 3 ล้านที่จะอัดแน่นในช่วงว่างเท่านิ้วโป้งของคน ควอนตัมดอทขนาดใหญ่สามารถผลิตได้โดยการสังเคราะห์แบบคอลลอยด์ ซึ่งเป็นวิธีที่เหมาะสมที่จะนำไปใช้ทางการค้า และมีความเป็นพิษน้อยกว่าวิธีอื่น

การประดิษฐ์

ควอนตัมดอทแบบรวบรวมตนเองโดยทั่วไปมีขนาด 5-50 nm ควอนตัมดอทกำหนดโดยอิเล็กโทรดแบบลิโทกราฟิกหรือโดยการฉีดอิเล็กตรอนในรูปแก๊สสองมิติในสารกึ่งตัวนำที่มีรูปร่างต่างๆกัน ทำให้ขยายด้านข้างให้ถึง 100 nm ควอนตัมดอทบางชนิดเป็นพื้นที่เล็กๆของวัสดุหนึ่งที่จับกับช่องว่างระหว่างแถบที่ขนาดใหญ่กว่า ซึ่งอาจเรียกได้ว่าโครงสร้างแบบแกน-เปลือก เช่น CdSe ที่ศูนย์กลางและ ZnS ที่เปลือกหรือโครงสร้างพิเศษของซิลิกาที่เรียกออสโมซีล ควอนตัมดอทบางชนิดเกิดได้เองในโครงสร้างควอนตัมเวล เนื่องจากเกิดโครงสร้างเป็นชั้นภายในควอนตัมเวล

ควอนตัมดอทแบบรวบรวมตนเองเกิดขึ้นได้เองภายใต้สภาวะที่แน่นอนในอีพิแทกซีแบบกระแสโมเลกุลหรืออีพิแทกซีแบบไอของโลหะอินทรีย์ เมื่อวัสดุเติบโตบนสารตั้งต้น แบบนี้จะได้โครงสร้างเป็นเกาะที่ด้านบนของพื้นที่เปียกสองชั้น การเติบโตนี้เรียกการเติบโตแบบสเตรนกี-กราสตานอฟ เกาะนี้ต่อไปจะพัฒนาเป็นควอนตัมดอทได้ วิธีการประดิษฐ์นี้มีศักยภาพสำหรับการนำไปใช้ แต่ข้อจำกัดคือต้นทุนของการประดิษฐ์และการควบคุมที่แต่ละจุด

ควอนตัมดอทแต่ละอันอาจจะสร้างจากอิเล็กตรอนสองมิติหรือช่องว่างที่เกิดขึ้นในควอนตัมเวล หรือโครงสร้างที่ต่างกันของสารกึ่งตัวนำที่เรียกควอนตัมดอทด้านข้าง ผิวของตัวอย่างถูกเคลือบด้วยชั้นบางๆ รูปแบบที่สามารถเปลี่ยนไปเป็นอิเล้กตรอนหรือช่องว่างได้โดยการตกตะกอนซึ่งสามารถทำให้ใช้ความต่างศักย์จากภายนอกระหว่างแก๊สของอิเล็กตรอนและอิเล็กโทรด ควอนตัมดอทเป็นที่สนใจในเชิงการทดลองและการประยุกต์ใช้ที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งอิเล็กตรอนหรือช่องว่าง เช่นกระแสอิเล็กตรอน พลังงานสเปกตรัมของควอนตัมดอทสามารถดัดแปลงได้โดยการควบคุมขนาด รูปร่างและความเข้มโดยใช้ชั้นของศักยภาพ ในทางตรงกันข้ามกับอะตอม ง่ายที่จะเชื่อมต่อควอนตัมดอทโดยการปรับตัวกั้นขวางทางไฟฟ้าที่จะยอมให้เทคนิคของการปรับสเปกโทรสโคปีในการค้นหา

การดูดกลืนควอนตัมดอทเกี่ยวข้องกับการส่งผ่านระหว่างอนุภาคสามทิศทางในกล่องขนาดนาโนเมตรในแง่ของอิเล็กตรอนและช่องว่าง ในอนุภาคขนาดนาโนเมตร ซึ่งทำให้ควอนตัมดอทกลายเป็นอะตอมเทียม ขีดขั้นในควอนตัมดอทเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มศักย์ทางอิเล้กโทรสเตติก

เทคโนโลยี CMOS นำมาใช้ในการประดิษฐ์ซิลิคอนควอนตัมดอทขนาดที่เล็กมาก ทรานซิสเตอร์ CMOS ทำหน้าที่เป็นควอนตัมดอทอิเล็กตรอนเดี่ยวที่จะทำงานที่อุณหภูมิเย็นกว่า -269 องศาเซลเซียสจนถึง -258 องศาเซลเซียส ทรานซิสเตอร์จะเป็นตัวบล็อกคูลอมบ์ เพราะการส่งประจุระหว่างอิเล็กตรอนแบบหนึ่งต่อหนึ่ง จำนวนของอิเล็กตรอนในช่องจะถูกขับเคลื่อนด้วยศักย์ไฟฟ้า เริ่มจากการยึดครองอิเล็กตรอนที่ศูนย์และกลายเป็นหนึ่งหรือมากกว่า