Kerntechnologie ontwikkeld voor Quantum Dot Displays van ultrahoge resolutie

Een onderzoeksteam heeft een directe optische lithografie (DOL) -technologie ontwikkeld die kwantumstippen (QD’s) met een ultrahoge resolutie met alleen licht, zonder fotoresist, patronen. Hierdoor gaven ze ook richtlijnen voor het selecteren van cross-linkers die essentieel zijn voor het fabriceren van krachtige Qleds. Deze prestatie wordt beschouwd als een kernfundamentele technologie die kan worden toegepast op een breed scala aan opto-elektronische apparaten, waaronder micro-queds, ultrahoge resolutie displays, transparante elektronische apparaten en beeldsensoren van de volgende generatie.

Het papier is gepubliceerd in het dagboek Nano letters. De studie werd geleid door professor Jong-soo Lee in de afdeling Energiewetenschappen en engineering bij DGIST.

QD’s zijn ultralijns halfgeleiderdeeltjes ongeveer honderdduizendste de dikte van een menselijk haar. Hun emissiekleur kan vrij worden afgestemd op grootte, waardoor ze een weergavemateriaal van de volgende generatie zijn met uitstekende kleurreproductie. Conventionele op fotoresist gebaseerde patroonprocessen gezichtsbeperkingen zoals complexe procedures, verminderde emissieprestaties en patroonvervorming echter. Bovendien zijn inkjetafdrukken en micro-contactprint ook beperkt in termen van resolutie en precisie.

Om deze beperkingen aan te pakken, introduceerde het onderzoeksteam een ​​op Diazirine gebaseerde crosslinker, TDBA, die reageert op Ultraviolet Light (I-Line, 365 nm). TDBA bezit zowel een “carbonzuurfunctionele groep” die direct kan binden aan het oppervlak van QD’s en een diazirinestructuur die op licht reageert.

Met een enkele lichtblootstelling bindt het chemisch aan de QD’s om ultrafijne patronen te vormen. Met behulp van deze aanpak bereikte het team met succes een ultrahoge resolutie patronen met ongeveer 2 μm (6.350 DPI), terwijl hij ook voor uitstekende precisie en stabiliteit zorgde.

Bovendien paste het team na het patroonproces na de behandeling toe met behulp van een op thiol gebaseerde verbinding genaamd “PETMP”, die oppervlaktefouten op de QD’s passiveerde, waardoor hun fotoluminescentie-kwantumopbrengst verder werd verbeterd (PLQY).

Qled-apparaten met deze post-behandelde QD’s als de emitterende laag bereikte een maximale externe efficiëntie van 10,3% en een maximale luminantie van 99.369 CD/m², waardoor uitstekende apparaatprestaties aantoonden. Bovendien hebben ze in semitransparante Qleds met behulp van R/G/B QD’s de haalbaarheid van dubbelzijdige emissie geverifieerd, waardoor mogelijkheden voor transparante weergavetoepassingen werden geopend.

Naast het ontwikkelen van de fabricagetechnologie, voerde het team een ​​diepgaande analyse uit van hoe de moleculaire structuur van crosslinkers de optische en elektrische eigenschappen van QD’s beïnvloedt.

Door gebruik te maken van de dichtheid functionele theorie (DFT), een kwantummechanische berekeningsmethode, vergeleek het team TBBT, dat zwavel (s) atomen bevat, met BPDT, die niet doet, en ontdekte dat BPDT een hogere geleidbaarheid vertoont, waardoor het voordeliger wordt voor het verbeteren van Qled -prestaties. Deze bevinding zal naar verwachting dienen als een belangrijke richtlijn voor het selecteren van optimale materialen bij de fabricage van QD-displays met hoge resolutie, krachtige QD-displays.

Professor Lee verklaarde: “Dit onderzoek verhoogt niet alleen de resolutie, maar stelt ook een methode voor stabiele fabricage voor die de intrinsieke optische en elektrische eigenschappen van QD’s behoudt, samen met duidelijke criteria voor materiaalselectie. We verwachten dat het de commercialisering van de volgende generatie displays zoals AR en VR zal versnellen.”