【產(chǎn)通社，12月2日訊】北京理工大學(xué)（Beijing Institute of Technology, BIT）官網(wǎng)消息，材料學(xué)院石建兵副教授和光電學(xué)院楊高嶺副研究員合作，近日在量子點(diǎn)光刻膠開(kāi)發(fā)方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Direct Synthesis of Perovskite Quantum Dot Photoresist for Direct Photolithography”為題發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，該文章上線(xiàn)后被選為熱點(diǎn)文章（Hot Paper）。北京理工大學(xué)為唯一完成單位，周笑塵和高志遠(yuǎn)兩位碩士生為共同第一作者，石建兵和楊高嶺為共同通訊作者，董宇平教授和鐘海政教授對(duì)本工作給予了重要指導(dǎo)。

微型發(fā)光二極管（Micro-LED）顯示技術(shù)憑借高亮度、低功耗和高分辨率等優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)下實(shí)現(xiàn)戶(hù)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的最優(yōu)解決方案。直接光刻是一種可高通量構(gòu)建色轉(zhuǎn)換陣列，并實(shí)現(xiàn)高分辨率全彩Micro-LED顯示的圖案化技術(shù)。其中，量子點(diǎn)光刻膠是直接光刻工藝中最為核心的部分（Advanced Optical Materials 2024, 12, 2401106）。鈣鈦礦量子點(diǎn)具有高吸收系數(shù)、高熒光量子產(chǎn)率和可原位制備等優(yōu)勢(shì)，成為制備量子點(diǎn)Micro-LED的最佳材料選擇之一。北京理工大學(xué)智能光子學(xué)團(tuán)隊(duì)一直從事量子點(diǎn)材料開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)研究，是國(guó)際上最早開(kāi)展鈣鈦礦量子點(diǎn)研究的實(shí)驗(yàn)室之一（ACS Nano 2015, 9, 4533，Google引用>2400次）。2016年，團(tuán)隊(duì)發(fā)明了鈣鈦礦量子點(diǎn)原位制備技術(shù)（Advanced Materials 2016, 28, 9163），經(jīng)過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，在全球率先推出了搭載鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)膜的電視樣機(jī)和首批商業(yè)化電視，2024年進(jìn)入量產(chǎn)階段。面向微顯示應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)成員楊高嶺副研究員將鈣鈦礦的原位制備技術(shù)與直接光刻工藝相結(jié)合，2022年首次提出量子點(diǎn)原位直接光刻的概念（Nature Communications 2022, 13, 6713），解決了傳統(tǒng)光刻中曝光和顯影過(guò)程對(duì)鈣鈦礦量子點(diǎn)的破壞問(wèn)題。

在此基礎(chǔ)之上，楊高嶺與材料學(xué)院的石建兵副教授合作，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出可“按需”控制活性自由基的光引發(fā)劑接枝低聚物，有效改善了量子點(diǎn)圖案陣列中的線(xiàn)邊緣粗糙度（ACS Applied Nano Materials 2024, DOI: 10.1021/acsanm.3c06297）。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需求、減少高危溶劑的使用，發(fā)明了鈣鈦礦量子點(diǎn)的無(wú)溶劑原位直接光刻技術(shù)（Advanced Optical Materials 2024, 12, 2400486）。

最近，他們通過(guò)深度挖掘量子點(diǎn)光刻膠產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，提出了一種可在空氣環(huán)境中直接合成鈣鈦礦量子點(diǎn)光刻膠的技術(shù)，如圖1所示。與傳統(tǒng)的離心、分離、分散的量子點(diǎn)光刻膠制造工藝不同，該技術(shù)利用丙烯酸異冰片酯（IBOA）作為溶劑與聚合單體，制備成可直接圖案化的量子點(diǎn)光刻膠，該直接光刻工藝無(wú)需復(fù)雜的后處理過(guò)程。

通過(guò)直接光刻工藝，可以構(gòu)建14 μm厚的色轉(zhuǎn)換膜，并實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)熒光損失的全彩色量子點(diǎn)圖案，如圖2所示。微米級(jí)的像素陣列邊緣清晰可辨，表面光滑平整，熒光均勻性接近100%。該光刻工藝不需要使用溶劑，原位生成鈣鈦礦量子點(diǎn)，保持了高熒光量子效率，為量子點(diǎn)光刻膠的合成制備提供了全新的思路與解決方案。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京自然科學(xué)基金、致晶科技企業(yè)橫向項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。低維量子結(jié)構(gòu)與器件工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)中心為該研究提供了平臺(tái)。

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