胶体半导体纳米晶体是一类重要的材料，具有许多理想的光电特性。在体相中，含镓和铝的 III−V 材料（例如 GaAs、GaP 和 Al1−xGaxAs）代表了一些技术上最重要的半导体。然而，由于结晶这些高共价材料需要高温以及在如此高的温度下Ga-和Al-前体对有机溶剂的极端反应性，用传统方法合成它们的胶体是很困难的。最近开发的这些材料合成的范式转变是使用熔融无机盐作为溶剂，通过相应的磷化铟（InPn）胶体纳米晶体的阳离子交换来制备含Ga的III-V胶体纳米晶体。熔盐溶剂已成功应用于制备III-磷化物胶体纳米晶。然而，人们对相关反应条件下这些反应环境的性质知之甚少，III-砷化物胶体纳米晶体的合成仍然具有挑战性。

在此，芝加哥大学Dmitri V. Talapin报道了一项使用名义上路易斯碱性熔盐溶剂并添加卤化镓的 InPn 纳米晶体阳离子交换的详细研究。

文章要点

1）令人惊讶的是，这些盐系统相分离成两个不混溶的相，并且纳米晶体优先偏析到其中一相。使用一套原位光谱工具，研究人员确定了纳米晶体偏析为路易斯中性碱金属四卤没食子酸盐熔盐的相。

2）研究人员应用原位高温拉曼光谱来识别在实验相关反应条件下几种熔盐组合物中存在的化学物质，以阐明所观察到的反应性的分子基础。然后，采用路易斯中性 KGaI4 熔盐制备高质量的 In_1−xGa_xAs 和 In_1−xGa_xP 纳米晶体，并证明在 III 砷化物材料的情况下，偏离路易斯中性条件会加速纳米晶体的分解。此外，研究人员扩展到基于 KAlI4 的熔盐来制备 In_1−x−yGa_xAl_yAs 纳米晶体，它代表了溶液合成的四元 III-V 纳米晶体的一个例子。

这些见解为熔盐溶剂的合理开发提供了分子基础，从而可以制备多种多组分 III-V 胶体纳米晶体。

参考文献

Justin C. Ondry, et al, Synthesis of Ternary and Quaternary Group III-Arsenide Colloidal Quantum Dots via HighTemperature Cation Exchange in Molten Salts: The Importance of Molten Salt Speciation, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c09490

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09490