纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法技术

本发明专利技术公开一种纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，该方法包括如下步骤：将纳米晶分散在非极性溶剂中，通过溶液法制成薄膜；将透射紫外光的光掩模版覆盖薄膜，并在紫外光照射下曝光；采用非极性溶剂进行显影，由于配体断裂导致溶解度改变，未经紫外曝光区域的纳米晶被溶解，经紫外曝光区域的纳米晶保留，得到图案化的纳米晶薄膜。本发明专利技术方法普遍适用于多种纳米晶，能够形成高分辨率的纳米晶薄膜图案，分辨率可至10μm以下，且与传统光刻掩膜版尺寸和工艺相匹配。与现有方法相比，不需要加入交联剂或光敏分子，且比传统光刻技术操作更简单，比一般打印技术分辨率更高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法


[0001]本专利技术涉及光电材料
，具体涉及一种纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法。

技术介绍

[0002]纳米晶半导体材料作为一种新型纳米材料，具有独特的物理化学性质以及溶液可加工的特点，在光电材料与器件方面具有重要的应用前景，尤其在显示领域表现出绝对的竞争优势。
[0003]发展纳米晶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，需要开发一种纳米晶薄膜的简便、高效、高精度图案化方法。
[0004]传统的光刻工艺需要多步对准和刻蚀，增加了制备的复杂性。现有技术一般通过喷墨打印法制作图案化的纳米粒子，打印的均匀性无法得到保障，打印的精度也无法与光刻工艺相提并论。目前，人们开发出多种纳米晶薄膜的图案化方法，这些方法均有一定的局限性。如光致纳米晶交联形成图案化的方法需要添加交联剂、光敏分子或者使用高能量的电子束，以及交联的表面配体不易除去。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，复杂的步骤不利于保持纳米晶的固有性质。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，旨在形成高分辨率、性能良好的纳米晶薄膜图案，一定程度上解决上述技术中的不足，具体技术方案如下：
[0006]一种纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，包括如下步骤：
[0007](1)将纳米晶分散在非极性溶剂中，通过溶液法制成薄膜；
[0008](2)将透射紫外光的光掩模版覆盖步骤(1)的薄膜，并在紫外光照射下曝光；
[0009](3)采用非极性溶剂进行显影，由于配体断裂导致溶解度改变，未经紫外曝光区域的纳米晶被溶解，经紫外曝光区域的纳米晶保留，得到图案化的纳米晶薄膜。
[0010]进一步地，该方法还包括步骤(4)，以所述步骤(3)得到的图案化的纳米晶薄膜为第一层图案，在该第一层图案的基础上将纳米晶溶液进行第二次成膜，且保持光掩模版覆盖位置与第一次成膜后覆盖的位置相同，进行曝光和显影，得到两层图案化的纳米晶薄膜；以此类推，得到多层图案化的纳米晶薄膜。
[0011]进一步地，该方法还包括步骤(4)，以所述步骤(3)得到的图案化的纳米晶薄膜为第一层图案，在该第一层图案的基础上将纳米晶溶液进行第二次成膜，且改变光掩模版覆盖位置，使其与第一次成膜后覆盖的位置不同，进行曝光和显影，得到并列图案化的纳米晶薄膜；以此类推，得到多个并列图案化的纳米晶薄膜。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中，所述纳米晶为II
‑
VI族纳米晶，如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgSe、HgTe、HgS、或Hg
x
Cd1‑
x
Te、Hg
x
Cd1‑
x
S、Hg
x
Cd1‑
x
Se、Hg
x
Zn1‑
x
Te、Cd
x
Zn1‑
x
Se、
Cd
x
Zn1‑
x
S,(0<x<1)等三元合金或掺杂纳米晶；或者III
‑
V族纳米晶，如InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InSb、AlP、AlN、AlAs或In(Ga)P、In(Ga)As、In(Ga)N,等三元合金或掺杂纳米晶；或者
Ⅵ‑
VI族纳米晶，如PbS、PbSe、PbTe、PbS
x
Se1‑
x
PbSe
x
Te1‑
x
,Ag2S,Ag2Se,Ag2Te；或者核壳结构纳米晶，如CdSe@ZnS、CdSe@CdS、CdSe@CdS/ZnS、InP@ZnS、InP@ZnSe、InP@ZnSeS、InP@ZnSe@ZnS、InP@In2O3、CdTe@CdSe、CdSe@ZnTe、ZnTe@CdSe、ZnSe@CdS或Cd1‑
x
Zn
x
S@ZnS等；或其他三元纳米晶，如CuInS2、CuInSe2、AgInS2及三元核壳结构纳米晶等；或In2O3、HfO2、Fe3O4、Fe2O3、Al2O3、CuO、Cu2O、MoO2、Ga2O3、ZnO、TiO2、Mn2O3、NiO、ZrO2等金属氧化物纳米晶。表面稳定有机长链配体的纳米晶、纳米晶都适用。
[0013]进一步地，所述步骤(1)中，所述纳米晶的表面配体为油酸、油胺、十二烷基酸、肉豆蔻酸、十六烷基酸、硬脂酸、辛胺、十二胺、十六胺、十八胺、十二烷基硫醇、辛硫醇、十八烷基膦酸、十四烷基膦酸、己烷基膦酸、三正丁基膦、三正辛基膦或三辛基氧膦。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中，所述纳米晶薄膜的衬底材料为硅片或玻璃片。
[0015]进一步地，所述步骤(2)中，所述光掩模版的材料为远紫外类JGS1石英玻璃，在185
‑
2500nm波段范围内无吸收。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中，所述紫外光为10％能量的184.9nm和90％能量的253.7nm的混合紫外光。
[0017]进一步地，所述步骤(2)中，所述紫外光的光功率密度为30mW/cm2，所述曝光时间大于1min，所述曝光剂量大于1800mJ/cm2。
[0018]进一步地，所述步骤(1)和(3)中，所述非极性溶剂为甲苯、氯苯、氯仿、正辛烷、正己烷、环己烷、戊烷、庚烷、二甲苯、苯、石油醚、四氯化碳、四氯乙烯或三氯乙烯。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]1、本专利技术实施例的方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的纳米晶薄膜的图案化，适用范围广。
[0021]2、本专利技术实施例的方法不需要添加交联剂或光敏分子产生交联反应，显著减少了操作的复杂性。
[0022]3、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10μm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纳米晶薄膜分辨率。
[0023]4、本专利技术实施例的方法所获得的纳米晶薄膜的荧光强度与曝光前相近，可以被用于量子点发光二极管(QLED)等显示器件以及其他基于纳米晶的光电器件。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的纳米晶薄膜的直接光致图案化方法的过程示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例的纳米晶薄膜曝光前后的傅里叶变换红外吸收光谱图；
[0026]图3是本专利技术实施例1制得的In2O3纳米晶薄膜在玻璃基底上的图案化照片；
[0027]图4是本专利技术实施例1中图案化In2O3纳米晶薄膜在硅基底上的光学显微镜照片；
[0028]图5是本专利技术实施例2制得的HfO2纳米晶薄膜在硅基底上的图案化照片；
[0029]图6是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将纳米晶分散在非极性溶剂中，通过溶液法制成薄膜；(2)将透射紫外光的光掩模版覆盖步骤(1)的薄膜，并在紫外光照射下曝光；(3)采用非极性溶剂进行显影，由于配体断裂导致溶解度改变，未经紫外曝光区域的纳米晶被溶解，经紫外曝光区域的纳米晶保留，得到图案化的纳米晶薄膜。2.根据权利要求1所述的纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，其特征在于，还包括步骤(4)，以所述步骤(3)得到的图案化的纳米晶薄膜为第一层图案，在该第一层图案的基础上将纳米晶溶液进行第二次成膜，且保持光掩模版覆盖位置与第一次成膜后覆盖的位置相同，进行曝光和显影，得到两层图案化的纳米晶薄膜；以此类推，得到多层图案化的纳米晶薄膜。3.根据权利要求1所述的纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，其特征在于，还包括步骤(4)，以所述步骤(3)得到的图案化的纳米晶薄膜为第一层图案，在该第一层图案的基础上将纳米晶溶液进行第二次成膜，且改变光掩模版覆盖位置，使其与第一次成膜后覆盖的位置不同，进行曝光和显影，得到并列图案化的纳米晶薄膜；以此类推，得到多个并列图案化的纳米晶薄膜。4.根据权利要求1所述的纳米晶薄膜的无交联剂、无光刻胶的直接光致图案化方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述纳米晶为II
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VI族纳米晶，如CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgSe、HgTe、HgS、或Hg
x
Cd1‑
x
Te、Hg
x
Cd1‑
x
S、Hg
x
Cd1‑
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Se、Hg
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Zn1‑
x
Te、Cd
x
Zn1‑
x
Se、Cd
x
Zn1‑
x
S,(0<x<1)等三元合金或掺杂纳米晶；或者III
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V族纳米晶，如InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、I...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱博文，冀波涛，王燕，单馨瑶，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：