廣東科學(xué)院團(tuán)隊(duì)研制一種可用于Micro LED顯示的量子點(diǎn)圖案化技術(shù)

近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及人們對(duì)顯示色彩和實(shí)用性的追求，顯示技術(shù)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展。量子點(diǎn)作為一種在色純度、亮度、色域、量子效率等方面具有巨大優(yōu)勢(shì)的光轉(zhuǎn)換材料受到了廣泛的關(guān)注，當(dāng)使用基于量子點(diǎn)制備的光轉(zhuǎn)換層與高效的藍(lán)光主動(dòng)式發(fā)光器件相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)全彩化顯示時(shí)，將十分有助于解決OLED和Micro LED等新型顯示技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。

在上述光轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，紅光和綠光量子點(diǎn)必須與相應(yīng)的藍(lán)光像素一一對(duì)應(yīng)才能達(dá)到全彩顯示的目的，因此還需發(fā)展合適的微納加工技術(shù)對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行像素化集成。然而，現(xiàn)有的量子點(diǎn)圖案化技術(shù)對(duì)于制備高厚度和高分辨率的量子點(diǎn)光轉(zhuǎn)換薄膜仍具有一定的挑戰(zhàn)性，因此半導(dǎo)體所新型顯示團(tuán)隊(duì)針對(duì)研究開(kāi)發(fā)普適性的量子點(diǎn)圖案化技術(shù)開(kāi)展了系列創(chuàng)新性研究。

近日，廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的研究人員發(fā)展了一種簡(jiǎn)單且具有良好兼容性的圖案化方法來(lái)制備厚度超過(guò)10 μm的量子點(diǎn)光轉(zhuǎn)換薄膜，該方法結(jié)合了復(fù)制成型、等離子蝕刻和轉(zhuǎn)印三種工藝的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)稱為RM-PE-TP圖案化技術(shù)，具體工藝流程如圖1所示。該技術(shù)使用到的量子點(diǎn)聚合物材料制備簡(jiǎn)單易得，很好地避免了在其他圖案化方法中所必需的復(fù)雜的量子點(diǎn)表面改性和用料組成等問(wèn)題。

圖1：RM-PE-TP圖案化技術(shù)工藝流程圖

圖2：基于RM-PE-TP圖案化方法制備得到的量子點(diǎn)薄膜

此外，復(fù)制成型的工藝十分有利于得到厚度超過(guò)10 μm以上的量子點(diǎn)薄膜，且量子點(diǎn)陣列的分辨率和厚度也易于調(diào)節(jié)。總的來(lái)說(shuō)，整個(gè)圖案化方法對(duì)量子點(diǎn)材料的光學(xué)性能基本沒(méi)有損傷，便于多色量子點(diǎn)圖案化的集成，甚至可通過(guò)單色集成進(jìn)一步提高量子點(diǎn)圖案的分辨率。

因此，基于上述RM-PE-TP圖案化技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)最終制備出分辨率最高為669 ppi、薄膜厚度最高達(dá)19.74 μm的圖案化量子點(diǎn)聚合物薄膜，并在柔性襯底上得到了大面積高分辨率的量子點(diǎn)厚膜，說(shuō)明該技術(shù)在大規(guī)模柔性量子點(diǎn)圖案化集成方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

此外，團(tuán)隊(duì)還初步驗(yàn)證了將上述量子點(diǎn)聚合物薄膜作為光轉(zhuǎn)換層簡(jiǎn)單集成到藍(lán)光Micro LED器件來(lái)實(shí)現(xiàn)光轉(zhuǎn)換應(yīng)用的可行性，并發(fā)現(xiàn)增加量子點(diǎn)薄膜的厚度可以提高光轉(zhuǎn)換的效率。相關(guān)研究成果以“Wafer-scale patterning of high-resolution quantum dot films with a thickness over 10 μm for improved color conversion”為題，發(fā)表在Nanoscale期刊上。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目、省科學(xué)院綜合產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心行動(dòng)資金項(xiàng)目和廣東省重大專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的支持。半導(dǎo)體所新型顯示團(tuán)隊(duì)鄒勝晗博士為第一作者，學(xué)科帶頭人龔政教授為通訊作者。

審核編輯：劉清