Kovalenko最新Science: 鉛鹵鈣鈦礦量子點的可控成核生長

NSCD 11個月前 (09-20) 2255瀏覽

【導讀】

自2015年鉛鹵鈣鈦礦量子點被首次合成，關于它的研究如雨后春筍。然而，由于鉛鹵鈣鈦礦所具有的強的離子性，其成核生長速度極快，因此對鈣鈦礦的結晶動力學的研究仍大部分停留在唯象階段。如何減慢鈣鈦礦的成核，是揭示鈣鈦礦量子點結晶學特征并實現鈣鈦礦量子點可控生長的關鍵。

【成果掠影】

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工大學Kovalenko團隊在Science發表了新的研究論文，實現了鉛鹵鈣鈦礦量子點成核和生長過程在時域上的分離。在傳統采用油酸/油胺作為配體的合成方法中，反應體系中存在高濃度的PbBr₃^-，它可以與Cs前驅體快速反應生成鈣鈦礦量子點，因此無法通過簡單地調節反應溫度、前驅體濃度等實現對晶體生長的調控。在該研究中，作者采用三辛基氧化膦（TOPO）與PbBr₂形成的中性配合物作為前驅體，這種配合物僅在Cs⁺離子的作用下才會轉變為PbBr₃^-，并生成化學式為Cs[PbBr₃]的鈣鈦礦單體，隨著單體濃度逐漸升高達到臨界濃度，成核過程發生。整個反應過程中的各個化學平衡均可以通過調節TOPO的濃度實現，從而可以有效延長成核過程（從<1s延長至30分鐘），實現對量子點結晶動力學的調控。

采用這種合成方法，不僅可以獲得不同尺寸、單分散、高量子效率的量子點（尺寸：3-13 nm，量子效率>80%），而且獲得了傳統方法不易制備的球形鈣鈦礦量子點。相比立方的量子點，球形鈣鈦礦量子點表現出更加豐富的激子能級結構，這是因為在球形量子點中角動量耦合造成的微擾消失，高能量能級間的混合減弱，在實驗上表現為明顯的吸收峰，這對于激子能級的確定具有重要意義。

相關研究文章以“Controlling the nucleation and growth kinetics of lead halide perovskite?quantum dots”為題發表在Science上。