近日，韩国科学技术院(KAIST)材料科学与工程系的Himchan Cho教授领导的研究团队，在环保纳米半导体材料发光效率提升方面取得重要突破。他们成功开发出一种原子级表面控制技术，显著增强了磷化铟魔法尺寸簇的发光性能。相关研究成果已在线发表于国际权威期刊《美国化学学会杂志》。

该研究聚焦于磷化铟魔法尺寸簇——一种由数十个原子构成、尺寸仅为1-2纳米的超小型半导体粒子。由于其所有粒子具有完全一致的尺寸和结构，这类材料理论上能够发射出极为尖锐和纯净的光线，被视为下一代环保半导体材料。然而，正是其极小的尺寸使得表面缺陷的影响被急剧放大，这些缺陷会导致光发射过程中产生严重的能量损失。长期以来，此类材料的发光效率始终低于1%，极大限制了其实际应用。

为解决这一难题，研究团队摒弃了传统使用氢氟酸等强腐蚀性化学品进行整体蚀刻的粗放方法，转而开发了一种精密的逐步蚀刻策略。该方法能够以高度可控的方式，选择性地去除仅阻碍发光的缺陷位点，同时完整保留半导体主体的结构。在缺陷去除过程中，反应生成的氟与溶液中的锌物种结合形成氯化锌，该物质进而稳定并钝化了新暴露出的纳米晶体表面。这种精准的表面工程处理，成功将材料的发光效率从不足1%大幅提升至18.1%，亮度增强了约18倍，创造了磷化铟基超小型纳米半导体发光效率的最高纪录。

此项研究的核心意义在于首次证明，对于此前被认为几乎无法操控的超小型半导体表面，可以实现原子级别的精确设计与修整。这不仅为制备高性能环保发光材料提供了切实可行的技术路径，也深化了人们对纳米尺度下表面结构与光电性能关系的理解。该技术有望推动下一代显示技术、量子通信及红外传感等先进领域的发展。正如Cho教授所指出的，这项成果不仅关乎制造更亮的半导体，更重要的是展示了原子级表面控制对于实现预期性能的关键作用。

出版详情：作者：Changhyun Joo 等人，标题：《原子级表面控制使环保型纳米半导体的亮度提升了18倍》，发表于：《美国化学学会杂志》 (2025)，杂志信息：《美国化学学会杂志》