8 月 4 日消息據(jù) TCL 華星發(fā)布，近日，TCL 華星顯示技術(shù)創(chuàng)新中心新材料開發(fā)團隊開發(fā)了一種新型的選擇性電沉積技術(shù)，實現(xiàn)了大于 1000PPI 的全色大面積量子點(QDs)圖案化彩膜及高性能 QLED 器件的制備。
創(chuàng)新中心聯(lián)合南科大，北大近日以“Large-AreaPatterning of Full-Color Quantum Dot Arrays Beyond 1000 Pixels Per Inch bySelective Electrophoretic Deposition”為題，在國際著名期刊《自然-通訊》(Nature Communications)在線發(fā)表相關(guān)研究論文。
量子點材料具有尺寸可控、發(fā)射波長可調(diào)、發(fā)射光譜窄、發(fā)光效率高等優(yōu)點，近年來受到了廣泛的關(guān)注。作為一種半導體功能材料，其在顯示器件、照明器件、光伏太陽能電池、光電探測器等領(lǐng)域均具有巨大的應用潛力。
據(jù)介紹，到目前為止，各種各樣的技術(shù)已經(jīng)被應用于加工圖案化和像素化的 QD 器件上，例如光刻、噴墨打印、Stamp 轉(zhuǎn)移、微接觸打印、納米壓印等，但是這些方法分別存在著諸如紫外光和溶劑影響 QD 性能，加工工藝復雜，加工時間長，器件效率低，重復性差等缺點。因此，改進和發(fā)展新型量子點圖案化技術(shù)對于 QD 的商業(yè)化應用是至關(guān)重要的。
研究團隊受到偏振發(fā)光的量子棒有序化需要高頻率交變電場驅(qū)動，否則將發(fā)生沉降現(xiàn)象的啟發(fā)，通過分析發(fā)現(xiàn)，由無機半導體核和有機配體殼組成的膠體 QDs，其配體可能在溶液中解離，因此 QDs 表面可能富含陰離子或陽離子，帶電的 QD 可以在電場的作用下沉積到相反電性的電極上。
基于此，研究團隊利用高分辨率光刻微電極技術(shù)結(jié)合溫和的電沉積技術(shù)開發(fā)了一種新型的 QD 選擇性電沉積 (SEPD) 圖案化技術(shù)，實現(xiàn)了單電極上高效、均勻、大面積的全色 QD 圖案化薄膜制備。
通過合理的溶劑和配體設(shè)計，研究團隊首先獲得了單一電性的 QDs，有效地避免了正負電極同時沉積以及多色量子點沉積時的交叉污染。
所制備的 QD 薄膜具有可控的、均勻的特征尺寸(2μm—20μm)，可以沉積成任意形狀的圖形，同時薄膜具有良好的形貌、有序的結(jié)構(gòu)和良好的光學性能，其表面形貌、堆積密度和折射率(N=1.7-2.1)可以進行大范圍的調(diào)整，從而獲得不同條件下所需的量子點薄膜，并實現(xiàn)比傳統(tǒng)溶液處理方法(旋涂和噴墨打印)更高的 PL 發(fā)光效率。通過調(diào)節(jié)電沉積電壓和量子點濃度，可以在數(shù)納米到數(shù)十微米的范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)圖案化量子點薄膜的厚度。
進一步地，研究團隊將具有不同發(fā)射特性的量子點集成到大面積陣列中，形成全色像素，并制備了高性能 QLED 電致發(fā)光器件。
QLED 的電流效率為 77cd/A (G) 和 54 cd/A (R)，與現(xiàn)階段噴墨打印的器件水平相當。溶劑和材料選擇的普適性、結(jié)構(gòu)的可控性和器件良好的性能表明，選擇性電沉積技術(shù) (SEPD) 是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ募{米粒子圖形化加工技術(shù)。
相關(guān)圖案化薄膜可以同時滿足不同尺寸的液晶顯示器(LCD)、Blue OLED 顯示器和 Bluemicro-LED 顯示器的色轉(zhuǎn)換層以及 QLED 自發(fā)光顯示器的要求，同時適用于低分辨率、中分辨率和高分辨率的顯示器件，相關(guān)技術(shù)在光伏器件和量子點探測器領(lǐng)域也具有巨大應用前景。這一研究成果是華星光電不斷在前沿技術(shù)領(lǐng)域探索與合作的又一碩果，同時選擇性電沉積對薄膜不均現(xiàn)象和咖啡環(huán)問題的顯著改善也是對噴墨打印技術(shù)的有力補充。
顯示技術(shù)創(chuàng)新中心趙金陽博士為本論文第一作者，創(chuàng)新中心電子化學材料部部長陳黎暄，北京大學張盛東教授和南科大孫小衛(wèi)教授為該論文通訊作者。
相關(guān)研究得到了華星光電半導體顯示技術(shù)有限公司、TCL 工業(yè)研究院、國家自然科學基金、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃和深圳市孔雀團隊項目的大力支持。
