You-Cheng Wu, Hsuan-Yu Lee, and Hsueh-Shih Chen
ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 44, 61509–61518

國立清華大學 材料科學工程學系 量子點實驗室 陳學仕教授

磷化銦（InP）量子點被視為最具潛力的無鎘量子點材料之一，近年在顯示與光電應用中受到高度關注。然而，相較於傳統鎘系量子點，InP 量子點在合成過程中對反應條件極為敏感，常面臨產率低與尺寸不均勻的問題，其根本原因過去並未被清楚釐清。本研究發現，在核心／殼層結構形成前的高溫階段，InP 量子點核心會發生一種先前未被注意到的「晶面選擇性溶解（facet-selective core digestion）」現象。由於不同晶面的表面能差異，InP 的特定晶面（如 {111} 面）在高溫且含鋅反應環境中會被優先侵蝕，導致核心數量減少、尺寸分佈擴散，進而影響後續殼層成長的均勻性與最終材料品質。

為解決此問題，本研究提出「前置殼層保護（pre-shell protection）」概念策略，在升溫初期即引入適量鋅前驅物，使 InP 核心表面形成暫時性的保護層，有效抑制晶面溶解反應。實驗結果顯示，此方法可將核心保留率提升約三倍，顯著收斂尺寸分佈，並大幅提升 InP 核／殼量子點的整體產率與結構均勻性。 本研究在釐清成長機制下，引入一簡易方法，不僅首次將核心溶解動力學納入 InP 量子點的合成模型，也提供了可量產化的製程方法，為高品質無鎘量子點的穩定製備奠定重要基礎，對顯示與光電材料的實際應用具有關鍵意義。