廣東科學院團隊研制一種可用于Micro LED顯示的量子點圖案化技術(shù)

近年來，隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及人們對顯示色彩和實用性的追求，顯示技術(shù)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展。量子點作為一種在色純度、亮度、色域、量子效率等方面具有巨大優(yōu)勢的光轉(zhuǎn)換材料受到了廣泛的關(guān)注，當使用基于量子點制備的光轉(zhuǎn)換層與高效的藍光主動式發(fā)光器件相結(jié)合來實現(xiàn)全彩化顯示時，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，紅光和綠光量子點必須與相應(yīng)的藍光像素一一對應(yīng)才能達到全彩顯示的目的，因此還需發(fā)展合適的微納加工技術(shù)對量子點進行像素化集成。然而，現(xiàn)有的量子點圖案化技術(shù)對于制備高厚度和高分辨率的量子點光轉(zhuǎn)換薄膜仍具有一定的挑戰(zhàn)性，因此半導體所新型顯示團隊針對研究開發(fā)普適性的量子點圖案化技術(shù)開展了系列創(chuàng)新性研究。

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

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薄膜

此外，復制成型的工藝十分有利于得到厚度超過10 μm以上的量子點薄膜，且量子點陣列的分辨率和厚度也易于調(diào)節(jié)?？偟膩碚f，整個圖案化方法對量子點材料的光學性能基本沒有損傷，便于多色量子點圖案化的集成，甚至可通過單色集成進一步提高量子點圖案的分辨率。

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

此外，團隊還初步驗證了將上述量子點聚合物薄膜作為光轉(zhuǎn)換層簡單集成到藍光Micro LED器件來實現(xiàn)光轉(zhuǎn)換應(yīng)用的可行性，并發(fā)現(xiàn)增加量子點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家自然科學基金青年科學基金項目、國家重點研究計劃項目、省科學院綜合產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心行動資金項目和廣東省重大專項資金等項目的支持。半導體所新型顯示團隊鄒勝晗博士為第一作者，學科帶頭人龔政教授為通訊作者。

審核編輯：劉清