南科大孙小卫团队互助开辟新型电堆积QD图案化技能

克日，南边科技大学电子与电气工程系讲席传授孙小卫团队与华星光电半导体表现技能有限公司、北京大学信息工程学院互助，开辟了新型的选择性电沉积技能，实现了大于1000PPI的全色大面积量子点（QDs）图案化彩膜及高性能QLED器件的制备。

相干研究结果以“Large-Area Patterning of Full-Color Quantum Dot Arrays Beyond 1000 Pixels Per Inch by Selective Electrophoretic Deposition”为题，在国际闻名期刊《天然-通讯》（Nature Communications）在线颁发。

量子点质料具有尺寸可控、放射波长可调、放射光谱窄、发光服从高等长处，比年来受到了遍及存眷。作为一种半导体功效质料，其在表现器件、照冥具件、太阳能电池、光电探测器等范畴均具有庞大的应用潜力。

到现在为止，种种百般的技能已经被应用于加工图案化和像素化的QD器件上，比方光刻、喷墨打印、Stamp转移、微打仗打印、纳米压印等，但是这些要领分别存在着诸如紫外光和溶剂影响QD性能、加工工艺庞大、加工时间长、器件服从低、重复性差等缺点。是以，革新和进展新型量子点图案化技能对付QD的贸易化应用是至关紧张的。

研究团队受到偏振发光的量子棒有序化必要高频率交变电场驱动，不然将产生沉降征象的开导，通太过析发觉，由无机半导体核和有机配体壳构成的胶体QDs，其配体大概在溶液中解离，是以QDs外貌大概富含阴离子或阳离子，带电的QD可以在电场的作用下沉积到相反电性的电极上。

基于此，研究团队使用高辨别率光刻微电极技能联合和气的电沉积技能开辟了一种新型的QD选择性电沉积(SEPD)图案化技能，实现了单电极上高效、匀称、大面积的全色QD图案化薄膜制备。

图1. 电沉积制备QD图案化薄膜的形貌和尺寸特性

通过公道的溶剂和配体设计，研究团队起首得到了单一电性的QDs，有用地幸免了正负电极同时沉积以及多色量子点沉积时的交织污染。所制备的QD薄膜具有可控的、匀称的特性尺寸（2μm—20μm），可以沉积成恣意形状的图形，同时薄膜具有精良的形貌、有序的布局和精良的光学性能，其外貌形貌、聚集密度和折射率（N=1.7-2.1）可以举行大范畴的调解，从而得到差别条件下所需的量子点薄膜，并实现比传统溶液处置惩罚要领（旋涂和喷墨打印）更高的PL发光服从。

通过调治电沉积电压和量子点浓度，可以在数纳米到数十微米的范畴内准确调治图案化量子点薄膜的厚度。

图2. 电沉积制备全色QD图案化薄膜阵列

进一阵势，研究团队将具有差别放射特性的量子点集成到大面积阵列中，形玉成色像素，并制备了高性能QLED电致发光器件。QLED的电流服从为77cd/A(G)和54 cd/A(R)，与现阶段喷墨打印的器件程度相称。溶剂和质料选择的普适性、布局的可控性和器件精良的性能评释，选择性电沉积技能(SEPD)是一种极具进展潜力的纳米粒子图形化加工技能。

相干图案化薄膜可以同时餍足差别尺寸的液晶表现器（LCD）、Blue OLED表现器和Blue micro-LED表现器的色转换层以及QLED自觉光表现器的要求，同时实用于低辨别率、中辨别率和高辨别率的表现器件，相干技能在光伏器件和量子点探测器范畴也具有庞大应用远景。

图3. 电沉积制备QLED性能表征

南科大访问学者、华星光电创新中间资深工程师赵金阳为本论文第一作者，华星光电创新中间研究职员陈黎暄，北京大学传授张盛东和孙小卫为该论文通讯作者，南科大是论文第一单元。

本研究得到了华星光电半导体表现技能有限公司、TCL产业研究院、国度天然科学基金、广东省重点范畴研发打算和深圳市孔雀团队项目标鼎力大举支持。