根据晶体动量空间（k）内的价带顶和导带底的相对位置，半导体材料通常分为直接能带和间接能带材料。但是人们目前对于k是否能够作为一种描述纳米晶体材料能带结构的有用量子数仍不清楚。在In_1-xGa_xP等III-V型半导体合金材料，人们通过调节x的数值能够将半导体从直接能带转变为间接能带。对于这个体系，由于人们无法合成高品质的纳米晶体，因此人们并不了解量子限域效应对直接-间接能带转变的作用。

有鉴于此，芝加哥大学Dmitri V. Talapin等首次通过优化的熔盐In-Ga离子交换方法制备三元III-V核壳结构In_1-xGa_xP/ZnS，实现了超过80 %的荧光量子效率，系统的研究三元III-V半导体纳米晶的能带结构。

主要内容

（1）

通过固态NMR表征技术研究In_1-xGa_xP合金的均质性、表面氧化情况，研究发现In_1-xGa_xP/ZnS的辐射衰减寿命随着Ga含量的增加单调递增。

（2）

瞬态吸收光谱表征发现，当存在或者不存在激子漂白特性时，In_1-xGa_xP/ZnS分别表现为直接或者间接能带。通过基于半经验拟势模型进行原子尺度电子结构理论计算吸收光谱和辐射寿命，以及能带的带边简并，理论计算的电子结构与实验结果很好的符合。通过研究高温荧光性质，发现III-V/II-V核壳界面的晶格失配较低时，具有增强的荧光热稳定性。本文研究发现熔盐离子交换能够合成具有预期光电性质的非毒性高品质In_1-xGa_xP/ZnS量子点。

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Aritrajit Gupta, Justin C. Ondry, Kailai Lin, Yunhua Chen, Margaret H. Hudson, Min Chen, Richard D. Schaller, Aaron J. Rossini, Eran Rabani, and Dmitri V. Talapin*, Composition-Defined Optical Properties and the Direct-to-Indirect Transition in Core–Shell In_1–xGa_xP/ZnS Colloidal Quantum Dots, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c02709

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02709