Phương pháp thủy nhiệt là một phương pháp độc đáo trong việc tạo ra vật liệu phát quang cĩ cấu trúc nano. Theo định nghĩa, tổng hợp thủy nhiệt là quá trình tổng hợp cĩ nước (hoặc dung mơi hữu cơ) tham gia với vai trị của chất xúc tác, và trong một số trường hợp là một thành phần trong pha rắn, xảy ra ở nhiệt độ cao (lớn hơn 100°C) và áp suất lớn (lớn hơn vài atm). Trong phương pháp này, người ta sử dụng khả năng hịa tan trong nước của hầu hết các chất vơ cơ ở nhiệt độ cao, áp suất lớn và sự tinh thể hĩa sau của chất lỏng vật liệu hịa tan. Các khoảng nhiệt độ được dùng trong quá trình thủy nhiệt, trong đĩ nhiệt độ nằm trong khoảng từ 100°C đến 1800°C, cịn áp suất trong khoảng từ vài atm
đến 104
atm. Các thí nghiệm dùng phương pháp thủy nhiệt được giữ ổn định khơng rung động và ở nhiệt độ và áp suất khơng đổi.
Đầu tiên, chất lỏng thủy nhiệt chỉ bao gồm nước và các chất rắn để tạo vật liệu cấu trúc nano. Các chất này liên tục bị hịa tan, khiến cho nồng độ của chúng trong hỗn hợp lỏng ngày càng tăng lên. Cĩ khi vượt qua điểm giới hạn bão hịa thì vật liệu tiền chất vẫn tiếp tục bị hịa tan. Tại cùng điều kiện thì tiền chất thủy tinh sẽ bị tan nhanh hơn là các tiền chất kết tinh. Độ rộng vùng quá bão hịa phụ thuộc vào áp suất (tăng, khi áp suất tăng) và độ rộng của tiền chất thủy tinh cũng lớn hơn so với tiền chất là tinh thể. Các phần tử cấu thành nên dung dịch ở giai đoạn này vật liệu cĩ kích thước nhỏ, do các phần tử kích thước to hơn đã bị thủy phân hoặc khơng bền trong điều kiện áp suất cao, nhiệt độ lớn. Tại một điểm quá bão hịa nhất định xảy ra quá trình kết tinh tự phát, nồng độ chất trong dung dịch giảm và ta thu được sản phẩm. Nhiệt độ, áp suất nước và thời gian phản ứng là ba thơng số vật lý chính trong phương pháp thủy nhiệt. Nhiệt độ đĩng vai trị quan trọng cho sự hình thành sản phẩm cũng như ổn định nhiệt động học của các pha sản phẩm. Áp suất cần thiết cho sự hịa tan, khoảng quá bão hịa tạo ra sự tinh thể hĩa cũng như gĩp phần tạo ra sự ổn định nhiệt động học của pha sản phẩm. Thời gian cũng là một thơng số quan trọng bởi vì các pha ổn định diễn ra trong thời gian ngắn, cịn các pha cân bằng nhiệt động học lại cĩ xu hướng hình thành sau một khoảng thời gian dài.
Cĩ khả năng điều chỉnh kích thước hạt theo bằng nhiệt độ thủy nhiệt;
Cĩ khả năng điều chỉnh hình dạng các hạt bằng các vật liệu ban đầu;
Thu được sản phẩm chất lượng cao từ các vật liệu khơng tinh khiết ban đầu;
Cĩ thể dùng các nguyên liệu rẻ tiền để tạo các sản phẩm cĩ giá trị;
Cĩ thể sử dụng nhiều nguyên liệu vào khác nhau;
Tiêu tốn ít năng lượng, chi phí rẻ....
Các điều kiện về áp suất cao và nhiệt độ cao trong các nghiên cứu sử dụng phương pháp thủy nhiệt điển hình được thực hiện nhờ sử dụng một dụng cụ đặc biệt cĩ dạng như một cái nồi hấp: tồn bộ hỗn hợp dung dịch được đặt trong nồi kín ở nhiệt độ cao, và áp suất cao được hình thành từ chính bản thân áp suất hơi cĩ trong bình.