Основная технология, разработанная для дисплеев со сверхвысоким разрешением на квантовых точках

Исследовательская группа разработала технологию прямой оптической литографии (DOL), которая формирует квантовые точки (QD) со сверхвысоким разрешением, используя только свет, без применения фоторезиста. В рамках этой технологии были также представлены рекомендации по выбору перекрёстно-сшивающих агентов, необходимых для изготовления высокоэффективных QLED-дисплеев. Это достижение рассматривается как фундаментальная технология, которая может быть применена в широком спектре оптоэлектронных устройств, включая микро-QLED, дисплеи со сверхвысоким разрешением, прозрачные электронные устройства и датчики изображений следующего поколения.

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

Квантовые точки — это ультратонкие полупроводниковые частицы, толщина которых составляет примерно одну стотысячную толщины человеческого волоса. Их цвет излучения можно свободно настраивать в зависимости от размера, что делает их материалом для дисплеев следующего поколения с выдающейся цветопередачей. Однако традиционные процессы формирования узоров с использованием фоторезиста имеют такие ограничения, как сложность процедур, снижение эффективности излучения и деформация узора.

Для решения этих проблем исследовательская группа представила перекрёстно-сшивающий агент на основе диазирина, TDBA, который реагирует на ультрафиолетовый свет (i-line, 365 нм). TDBA обладает как функциональной группой карбоновой кислоты, которая может напрямую связываться с поверхностью QD, так и структурой диазирина, реагирующей на свет.

С помощью однократного воздействия света TDBA химически связывается с QD, формируя ультратонкие узоры. Используя этот подход, команда успешно достигла сверхвысокого разрешения узоров размером около 2 мкм (6350 DPI), обеспечивая при этом отличную точность и стабильность.

После процесса формирования узоров команда применила пост-обработку с использованием соединения на основе тиола под названием PETMP, которое пассивировало поверхностные дефекты на QD, тем самым дополнительно улучшив их квантовый выход фотолюминесценции (PLQY).

Устройства QLED, в которых в качестве излучающего слоя используются эти пост-обработанные QD, достигли максимальной внешней эффективности 10,3% и максимальной яркости 99 369 кд/м², продемонстрировав выдающуюся производительность устройства. Кроме того, в полупрозрачных QLED, использующих R/G/B QD, была проверена возможность двустороннего излучения, что открывает возможности для применения в прозрачных дисплеях.

Помимо разработки технологии изготовления, команда провела углублённый анализ того, как молекулярная структура перекрёстно-сшивающих агентов влияет на оптические и электрические свойства QD. Используя теорию функционала плотности (DFT), метод квантово-механических расчётов, команда сравнила TBBT, содержащий атомы серы (S), с BPDT, который их не содержит, и обнаружила, что BPDT обладает более высокой проводимостью, что делает его более выгодным для повышения производительности QLED. Это открытие, как ожидается, послужит важным ориентиром для выбора оптимальных материалов при изготовлении дисплеев с высоким разрешением и высокой производительностью на основе квантовых точек.

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

Предоставлено Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology.

Источник