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量子点再迎新突破:实现高分辨率沉积及图形化

2021-10-07 09:01上一篇:Materialise联手艺术家3D打印高龄木乃伊 |下一篇:没有了

本文摘要:自20世纪80年代科学家明确提出量子点(QD)的概念以来,量子点作为一种零维闪烁半导体纳米结构,由于其量子耐受效应而产生的窄带光致发光引起了大量研究者的兴趣。研究人员称之为量子点的材料将在未来用于光电器件,如太阳能电池、晶体管和闪烁器件。然而,到目前为止,量子点技术还没有被构建并应用于商业应用。 其中,接下来的瓶颈是无法在衬底上构建大规模、高分辨率的量子点沉积和图形化。

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自20世纪80年代科学家明确提出量子点(QD)的概念以来,量子点作为一种零维闪烁半导体纳米结构,由于其量子耐受效应而产生的窄带光致发光引起了大量研究者的兴趣。研究人员称之为量子点的材料将在未来用于光电器件,如太阳能电池、晶体管和闪烁器件。然而,到目前为止,量子点技术还没有被构建并应用于商业应用。

其中,接下来的瓶颈是无法在衬底上构建大规模、高分辨率的量子点沉积和图形化。近日,韩国科学技术研究院(KIST)的Joon-SuhPark等研究人员明确提出,将传统光刻技术与静电辅助逐层组装(LbL)相结合,构建多色、高分辨率、大规模量子点沉积和图形化技术,突破了当前量子点技术的实践瓶颈。研究结果发表于《NanoLetter》年10月11日。

1967年由安德鲁霍尔创作的玛丽莲梦露的艺术画作通过量子点沉积在4英寸的应时芯片上得以复制。图片来源:Parke Tal。

2016美国化学学会虽然目前有几种量子点沉积和图形化技术,但由于量子点的性质相似,如分子量低,冷却沉积技术无法实施。此外,这些方法不能在高分辨率和大规模沉积之间自由选择取舍。

新型多色高分辨率宽范围量子点图形化技术。(一)量子点成像技术:光刻技术和静电辅助层层组装技术。

由405纳米激光引发的多色量子点图案化。(c)紫外灯招魂下4寸芯片上的玛丽莲梦丝。

图片来源:doi:10.1021/ACS . nano lett . 6b 03007光刻是一种高分辨率、批量简化的图形化技术。然而,由于量子点亲水涂层的特性,传统光刻技术中使用的有机化学试剂可能会破坏和沉淀量子点。如何使用传统的光刻技术而不损坏量子点本身?Park团队开始对量子点涂层进行亲水性标记,使量子点在光刻过程中沉淀在有机溶剂中。此外,研究人员还利用电荷基底,利用量子点与电荷基底之间的静电引力辅助量子点的LbL过程,从而构建多色大规模量子点沉积。

正是光刻和逐层组装技术的结合,研究人员反复开发了光刻和组装工艺,以构建多色、高分辨率和广泛分布的量子点沉积。Park称之为:我们明确提出的新量子点图形化技术,可以兼容传统的半导体生产工艺,将解决未来问题行业的难题。与有机材料相比,量子点在暴露于外部水和氧环境时具有更稳定和可信的特性,其应用并不比目前有机材料的应用更普遍,如显示器、光电探测器、光电晶体管和太阳能电池。

为了测试这种新的量子点沉积技术的实际潜力,研究人员使用了四种颜色的量子点,即白色、蓝色、紫色和朱,在一个4英寸的晶片上图形化地复制了艺术家AnDyWarhol(1967)创作的MarilynMonroe艺术绘画。多色高分辨率玛丽莲梦思证明,这项技术需要构建多色、高精度、宽范围的光电显示效果。未来,研究人员计划开发新的量子点图案化技术,以进一步提高量子点的光电显示效果。

Park称之为:利用这种方法,我们需要优化量子点发光二极管(QD-LED)的结构,增加QD-LED的尺寸,实现更高的能效和更高的分辨率。最后,我们不会开发一个单片和多波长的光电探测器。


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