Разработана технология для создания сверхвысокого разрешения дисплеев на квантовых точках

Сшивание лигандов и тест на погружение в растворитель. Фотографии пленок из квантовых точек на кремниевых подложках для теста на погружение в растворитель: a) Исходная пленка из квантовых точек, b) Сшитая пленка TBBT и c) Сшитая пленка BPDT. Автор: Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c01926

Исследовательская группа разработала технологию прямой оптической литографии (DOL), которая создает узоры из квантовых точек (КТ) со сверхвысоким разрешением, используя только свет, без фоторезиста. Кроме того, они предоставили руководство по выбору сшивающих агентов, необходимых для изготовления высокопроизводительных QLED. Это достижение рассматривается как фундаментальная технология, которая может найти применение в широком спектре оптоэлектронных устройств, включая микро-QLED, дисплеи сверхвысокого разрешения, прозрачную электронику и датчики изображения следующего поколения.

Статья опубликована в журнале Nano Letters. Исследование проводилось под руководством профессора Чон-Су Ли из Департамента энергетических наук и инженерии в DGIST.

Квантовые точки — это ультратонкие полупроводниковые частицы, толщина которых примерно в сто тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Их цвет свечения можно свободно настраивать путем изменения размера, что делает их материалом для дисплеев следующего поколения с выдающейся цветопередачей. Однако традиционные процессы формирования узоров на основе фоторезиста сталкиваются с ограничениями, такими как сложные процедуры, снижение производительности излучения и деформация узора. Кроме того, струйная печать и микроконтактная печать также ограничены с точки зрения разрешения и точности.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследовательская группа представила сшивающий агент на основе диазирина, TDBA, который реагирует на ультрафиолетовый свет (i-линия, 365 нм). TDBA обладает как «карбоксильной функциональной группой», которая может непосредственно связываться с поверхностью КТ, так и структурой диазирина, которая реагирует на свет.

При однократном воздействии света он химически связывается с КТ, образуя сверхточные узоры. Используя этот подход, команда успешно достигла сверхвысокого разрешения паттернирования около 2 мкм (6350 DPI), одновременно обеспечивая превосходную точность и стабильность.

Кроме того, после процесса паттернирования команда применила последующую обработку с использованием тиолсодержащего соединения под названием «PETMP», которое пассивировало поверхностные дефекты на КТ, тем самым дополнительно улучшив их квантовый выход фотолюминесценции (PLQY).

Устройства QLED, в которых эти обработанные КТ использовались в качестве излучающего слоя, достигли максимальной внешней эффективности 10,3% и максимальной яркости 99 369 кд/м², продемонстрировав выдающуюся производительность устройства. Кроме того, в полупрозрачных QLED с использованием R/G/B КТ они подтвердили возможность двустороннего излучения, открывая тем самым возможности для прозрачных дисплеев.

Помимо разработки технологии изготовления, команда провела углубленный анализ того, как молекулярная структура сшивающих агентов влияет на оптические и электрические свойства КТ.

Используя теорию функционала плотности (DFT), метод квантово-механических расчетов, команда сравнила TBBT, который содержит атомы серы (S), с BPDT, который их не содержит, и обнаружила, что BPDT демонстрирует более высокую проводимость, что делает его более выгодным для улучшения производительности QLED. Ожидается, что это открытие послужит важным руководством для выбора оптимальных материалов при изготовлении дисплеев на квантовых точках с высоким разрешением и высокой производительностью.

Профессор Ли заявил: «Это исследование не только повышает разрешение, но и предлагает метод стабильного изготовления, сохраняющий внутренние оптические и электрические свойства КТ, наряду с четкими критериями выбора материалов. Мы ожидаем, что это значительно ускорит коммерциализацию дисплеев следующего поколения, таких как AR и VR».

Больше информации: Jung-Min Kim et al, Role of Conjugated Structure of Cross-linkers in Patterned QLEDs, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c01926

Источник: Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology