利用高温第一性原理分子动力学直接观察量子点早期生长机制
材料科学
2015-12-31 v1
摘要
胶体量子点(QDs)具有高度理想的大小和形状依赖特性，可用于从电子器件到成像的应用。磷化铟(InP)量子点已成为替代毒性更大的硒化镉(CdSe)量子点的主要候选者，但由于对如何调控生长过程缺乏理解，生产具有所需特性的InP量子点落后于其他量子点材料。利用高温第一性原理分子动力学(AIMD)模拟，我们报道了首次直接观察从分离的铟和磷前驱体形成早期中间体以及随后InP团簇的过程。在我们的模拟中，铟的团聚先于In-P键的形成。我们观察到一种以复合物间(intercomplex)为主导的路径，其中一组前驱体副本之间形成In-P键，而团聚铟中第二个铟前驱体的羧酸配体从磷前驱体中夺取一个配体。该过程产生一个富铟团簇，其结构特性与块体闪锌矿InP晶体中的结构特性相当。对AIMD采样的反应事件的最小能量路径表征证实了这些观察，并确定In-羧酸盐解离能学单独决定了沿In-P键形成路径的势垒，该势垒在复合物间(13 kcal/mol)机制中低于复合物内(21 kcal/mol)机制。另一方面，磷前驱体化学控制反应的热力学。我们对前驱体在控制量子点形成中不同作用的观察强烈表明，迄今为止在InP量子点合成优化中遇到的挑战可能归因于一个被忽视的协同调控策略需求，该策略同时解决铟和磷前驱体的化学问题。
引用
@article{arxiv.1512.08565,
title = {Direct Observation of Early-stage Quantum Dot Growth Mechanisms with High-temperature Ab Initio Molecular Dynamics},
author = {Lisi Xie and Qing Zhao and Klavs F. Jensen and Heather J. Kulik},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.08565},
year = {2015}
}
备注
40 pages, 9 figures, submitted for publication