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        胶体量子点由于其带隙可调，光谱窄等优点，是下一代最有前途的发光材料之一。将量子点应用在显示器件上，如MicroLED，QLED等，需要对量子点进行像素化处理，因此量子点薄膜的图案化是实现量子点在显示器件中应用的重要步骤。

        目前，量子点图案化方法有转印、喷墨打印、光刻等，其中转印法技术尚处于研究阶段，无法应用于大规模大面积的制作中。喷墨打印是量子点图案化的有效方法，但成膜均匀性以及打印分辨率的限制，很大程度上限制了其在超高分辨率上的应用。光刻技术可以成熟地在基底上大面积地制造微米亚微米级图案，是实现量子点超高分辨率显示的重要技术。

        传统的光刻技术需要引入光刻胶，工艺过程中会对量子点层产生破坏或引入其他杂质，从而影响器件的光电性能。量子点直接光刻是通过配体工程构建光敏量子点配体或交联剂使之在曝光过程中发生光化学反应，从而改变量子点在溶剂中的溶解度，实现量子点的光刻图案化，防止了传统光刻工艺过程中对量子点产生的破坏。

        通过对光交联配体和分散配体两种配体结构的控制，利用光刻技术在各种衬底上直接形成量子点图案，分辨率可达到15000PPI，并且不影响量子点的光学特性和器件的光电性能。

        韩国成均馆大学的Donghyo Hahm课题组设计合成了一种由光交联配体和分散配体组成的双配体量子点结构。其中光交联配体是一端含有巯基(-SH)和另一端含有二苯甲酮衍生物的线性有机化合物，在UV光的照射下，二苯甲酮部分的羰基通过从附近的碳氢基中提取一个氢原子(氢提取)转化为酮基，并在相邻量子点的配体之间形成共价键，使得光交联之后的量子点膜不溶于溶剂中。

        作者通过对两种配体结构的控制，利用光刻技术成功地在各种衬底上直接形成量子点图案，不仅分辨率高，并且不影响量子点的光学特性和器件的光电性能。

图1. 双配体量子点直接图案化示意图

        通过卡宾交联方法得到的图案化量子点薄膜，横向分辨率接近于所用mask的极限，薄膜的PLQY能维持原来材料的90%，基本不影响对应的QLED器件效率、亮度和器件寿命。清华大学的张昊课题组设计了基于氮烯或卡宾的光交联剂，在UV光的照射下，光交联剂脱去氮，在两端产生高活性的单态硝基或卡宾中间体。

        这些自由基很容易与量子点的烷烃配体进行非特异性碳氢插入反应，并形成共价键连接相邻的量子点。配体交联后的量子点不再溶解于原有溶剂，可以通过溶剂洗脱除去未曝光部分从而形成图案。作者通过该方法得到的图案化量子点薄膜，横向分辨率接近于所用mask的极限（≈3um），对应的QLED器件效率、亮度和器件寿命几乎无影响。 

图2. 带有光交联剂的量子点膜光刻图像

        直接光刻量子点图案化的进展将促进像素化量子点与OLED的结合，获得更好的色彩表现，同时红色和绿色量子点可以沉积在蓝色microLED芯片上，实现全彩色高分辨QD-microLED。这将促进近眼微显示的发展，如分辨率在数千PPI以上的增强现实(AR)和虚拟现实(VR)，直接影响元宇宙或其他虚拟应用场景。

参考文献

1.Fan, J., Qian, L. Nat. Nanotechnol. 2022, 17, 906–907. DOI: 10.1038/s41565-022-01187-0.

2.Hahm D., Lim J., Kim H. et al. Nat. Nanotechnol. 2022, 17, 952–958. DOI: 10.1038/s41565-022-01182-5.

3.S. Lu, Z. Fu, F. Li, et al. Angew. Chem. 2022, 134, e202202633. DOI: 10.1002/anie.202202633.

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