半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

周述, 母云城, 谢钰豪, 高平奇 （中山大学材料学院）

摘要：冷等离子体已发展成为纳米材料合成领域的重要技术途径. 无需化学溶剂和配体, 冷等离子体为高品质半导体纳米晶体的生长提供了独特的非热力学平衡环境: 等离子体中的高能电子与纳米颗粒碰撞使得纳米颗粒带电, 可降低或消除纳米颗粒之间的团聚; 高能表面化学反应能够选择性地将纳米颗粒加热到远超环境气体温度的温度; 气相中生长物和固相纳米颗粒表面结合物之间化学势的巨大差异, 有利于实现纳米晶体的超高浓度掺杂. 本文综述了冷等离子体合成半导体纳米晶体的研究现状, 详细讨论了冷等离子体中纳米颗粒形核、生长和晶化的基本原理, 总结了冷等离子体在单元素、化合物和复杂核壳结构纳米晶体方面的研究进展, 特别强调了冷等离子体在纳米颗粒尺寸、形貌、结晶状态、表面化学和组分等性能调变上的技术优势, 概述了超掺杂纳米晶体呈现的新颖物性, 展望了冷等离子体技术在纳米晶体合成领域的应用前景.

关键词：冷等离子体, 半导体纳米晶体, 生长动力学, 超掺杂, 光电性能