KAIST于14日表示，该校新材料工程系Cho Himchan教授团队开发出一项原子级表面调控技术，可将环保型纳米半导体的发光效率从不足1%提升至18.1%，提高18倍以上。

此次研究聚焦于磷化铟（InP）魔法尺寸纳米晶。磷化铟是一种由铟和磷组成的化合物半导体，不含镉等有害元素，被视为环境负担较低的半导体材料。研究团队通过对这类纳米晶表面进行原子级调控，将其发光效率从不足1%提升至18.1%。

魔法尺寸纳米晶是由数十个原子组成的超小型半导体颗粒，尺寸通常仅为1至2纳米。由于颗粒尺寸和结构高度一致，这类材料能够发出较为清晰的光信号。不过，受限于尺寸过小，其表面缺陷容易导致发光过程中能量损失，此前也一直是性能提升的主要瓶颈。以往常用氢氟酸进行表面处理，但这一方法容易损伤半导体本体结构。

针对这一问题，研究团队提出了一种可精确控制化学反应过程的选择性刻蚀策略，在不破坏半导体整体形态的前提下，仅去除影响发光的表面区域。与此同时，缺陷去除后暴露出来的纳米晶表面还能通过相关成分实现稳定包覆，从而进一步提升材料稳定性与发光性能。

KAIST表示，该成果在磷化铟基超小型纳米半导体研究中处于国际领先水平之列，不仅将发光效率较此前提高18倍以上，也首次验证了对超小型半导体表面实施原子级精密调控的可行性。相关技术未来可用于下一代显示、量子通信和红外传感等领域。

Cho Himchan表示，这项研究的意义不仅在于实现了更高亮度的半导体材料，更重要的是证明了，为获得目标性能，对材料表面进行原子尺度处理具有关键作用。

论文作者方面，KAIST新材料工程系博士生Ju Changhyeon与硕博连读生Yeon Seongbeom为共同第一作者，Cho Himchan与西班牙巴斯克材料、应用与纳米结构研究中心（CIC nanoGUNE）的Ivan Infante为共同通讯作者。

研究成果已于去年12月16日在线发表于《Journal of the American Chemical Society》。该项目获得韩国研究财团纳米材料技术开发项目、下一代智能型半导体技术开发项目、量子信息科学人才基础建设项目，以及韩国基础科学支援研究院新进研究者基础设施支持项目资助。