量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法技术

本发明专利技术公开了一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，该方法包括如下步骤：a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。本发明专利技术的方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率，获得的含有不同颜色红、绿、蓝量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件中。

【技术实现步骤摘要】
量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法
本专利技术属于光电材料
，具体涉及一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法。
技术介绍
胶体量子点是溶液方法合成的、呈现出量子限域效应的无机半导体材料。量子点具有独特的的物理化学性质以及溶液可加工的特点，在诸多领域尤其是光电材料与器件方面具有重要的应用前景。优异的窄谱发射和宽谱吸收性质使量子点薄膜在LED显示、太阳能电池领域、光检测器等领域展示出巨大应用潜力。实现量子点薄膜从单一原型元件到满足应用需求的复杂集成阵列式光电器件的一个关键是发展量子点薄膜的可控、高效、高精度图案化方法。例如，量子点显示器件具有高光谱纯度、宽色域、高亮度等优势，被认为是显示行业未来的一个重要发展方向。但是在目前已有的量子点显示产品中，量子点的作用是将蓝色背光源转为红、绿光。进一步实现更有优势、主动电致发光的量子点LED显示设备需要制备图案化的、包含不同组成和发光波长的量子点薄膜。因此，发展量子点薄膜的图案化方法对实现其在显示及其他光电器件领域的应用具有重要意义，需要开发一种量子点薄膜的可控、高效、高精度图案化方法。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前，人们开发出多种针对量子点薄膜的图案化方法。在获得了不同精度图案化量子点薄膜的同时，这些方法也存在一定局限性，如电子束直写法需要昂贵的仪器和苛刻的高真空条件、加工效率低，模板转印、传统光刻法需要模板的精密制备、添加与去除工艺，模板转印法和喷墨打印法会使图案失真导致分辨率较低，喷墨打印法需要对基底进行特定修饰，纳米压印法加工效率较低等等。这些方法一方面增加了操作的复杂性和图案化的成本，另一方面复杂的步骤与模板添加/去除等步骤不利于保持量子点的原有性质。例如，基于光刻胶模板的传统光刻技术是目前集成电路微加工领域最主要的技术之一，但是由于溶剂兼容性、光刻胶模板去除等问题，该方法不利于获得高分辨率、高性能的图案化量子点薄膜。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，该方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率，获得的含有不同颜色(红、绿、蓝)量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件中。根据本专利技术实施例的一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，包括如下步骤：a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。根据本专利技术实施例的具有的独立权利要求带来的优点和技术效果，1、本专利技术实施例的方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，适用范围广；2、采用本专利技术实施例的方法所获得的图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近，并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率；3、本专利技术实施例的方法所获得的含有不同颜色(红、绿、蓝)量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以被用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件；4、本专利技术实施例的方法采用365nm紫外光对量子点薄膜照射曝光，显著减少了量子点图案化过程中光照对量子点的损害，并且采用365nm紫外光照射易于与现有的可规模化的光刻机兼容，使本专利技术实施例的方法易于应用。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点与所述光敏交联分子的质量比为100:1-20。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述光敏交联分子中含有至少两个叠氮基团，该光敏交联分子在365nm紫外光下光吸收系数大于1000cm-1M-1。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述光敏交联分子为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤b中，365nm紫外光的曝光剂量一般大于25mJ/cm2。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述量子点的表面配体为油酸、油胺、十二烷基硫醇、十四烷基膦酸、三正辛基膦、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇或聚乙烯基吡咯烷酮。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点为II-VI族量子点，如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgSe、HgTe、HgS、HgxCd1-xTe、HgxCd1-xS、HgxCd1-xSe、HgxZn1-xTe、CdxZn1-xSe、或CdxZn1-xS,其中0<x<1；或者III-V族量子点，如InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InSb、AlP、AlN、AlAs；或者Ⅵ-VI族量子点，如PbS、PbSe、PbTe；或者，具备核壳结构的量子点，如CdSe@ZnS、CdSe@CdS、InP@ZnS、CdTe@CdSe、CdSe@ZnTe、ZnTe@CdSe、ZnSe@CdS或Cd1-xZnxS@ZnS；或其他量子点，如CuInS2、CuInSe2、AgInS2等，只要表面包覆有机配体的量子点均可以适用。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a和c中，所述非极性溶剂为甲苯、氯苯、正己烷、正辛烷、正庚烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿或四氢呋喃。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点分散在非极性溶剂中后，浓度为5-200mg/mL。根据本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，还包括步骤d，所述步骤c得到的图案化的量子点薄膜为第一层图案薄膜，在该第一层图案薄膜的基底上将第二层薄膜的量子点与光敏交联分子的混合溶液进行第二次成膜，对第二层薄膜进行365nm紫外曝光，再用非极性溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到两种图案薄膜，根据需要重复该步骤，得到多层图案化的量子点薄膜。附图说明图1是本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法的过程示意图；图2为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮在乙腈中的紫外可见摩尔吸光系数光谱图；图3是本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法中叠氮的光分解反应以及单线态氮烯的碳氢插入反应示意图；图4是本专利技术实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法中多层图案化流程图；图5是本专利技术实施例2-7中图案化量子点薄膜的光学显微镜照片，(A)CdSe，(B)PbS，(C)InP，(D)C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，包括如下步骤：/na、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；/nb、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；/nc、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；
b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；
c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。


2.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述量子点与所述光敏交联分子的质量比为100:1-20。


3.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述光敏交联分子中含有至少两个叠氮基团，该光敏交联分子在365nm紫外光下光吸收系数大于1000cm-1M-1。


4.根据权利要求3所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述光敏交联分子为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮，分子式为





5.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤b中，365nm紫外光的曝光剂量大于25mJ/cm2。


6.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述量子点的表面配体为油酸、油胺、十二烷基硫醇、十四烷基膦酸、三正辛基膦、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇或聚乙烯基吡咯烷酮。


7.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊，李景虹，卢少勇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11