Недавно разработанный метод для улучшения производительности преобразования цвета квантовых точек

Преобразование цвета с помощью квантовых точек (QDCC) стало основополагающей технологией при разработке полноцветных светоизлучающих устройств со значительно улучшенными цветовыми характеристиками. Однако обычные пиксели QDCC, изготовленные с помощью широко используемой струйной печати, по-прежнему слишком тонкие для эффективного преобразования цвета. Исследовательская группа разработала микроматрицы перовскитовых квантовых точек с большим потенциалом для приложений QDCC, включая интеграцию фотоники, микро-светодиоды и дисплеи ближнего поля.
В полиграфии QDCC считается универсальным способом получения полноцветных дисплеев на органических светодиодах и микросветодиодах. QDCC обеспечивает широкий диапазон цветопередачи и простую интеграцию. Однако обычная комбинация квантовых точек и эффекта кофейного кольца или лужи жидкости, содержащей частицы, которая возникает после испарения, снижает эффективность преобразования света и однородность излучения в микрочипах с квантовыми точками. Это также способствует утечке синего света или оптическим перекрестным помехам, когда между сигнальными путями возникает нежелательная связь. 
 
Квантовые точки перовскита (PQD) имеют потенциал в качестве привлекательного материала и могут решить некоторые проблемы, обнаруженные в обычных QDCC. ПКТ изготовлены из минерала перовскита. Хотя перовскитные квантовые точки появились относительно недавно, уже было показано, что они обладают привлекательными свойствами, которые делают их чрезвычайно подходящими для электронных и оптоэлектронных приложений. Используя узорчатые формы из черного фоторезиста для изготовления пикселей КТ, исследователи смогли увеличить толщину пикселя и избежать перекрестных оптических помех — распространенной, но серьезной проблемы, которая мешает получению лучших результатов печати. Но затраты на производство существенно возросли. Исследовательская группа решила решить эти проблемы, разработав метод создания PQD с надежной трехмерной структурой.
 
«Чтобы решить эти проблемы, мы изготовили 3D-микроматрицы перовскитовых квантовых точек, объединив струйную печать и технологию  in-situ . изготовление перовскитных квантовых точек во время фотополимеризации исходных чернил», — сказал Гаолин Ян, доцент Школы оптики и фотоники Пекинского технологического института. Струйная печать является широко используемым методом осаждения для неорганической и органической оптоэлектроники. Благодаря своей бесконтактной, экономичной и воспроизводимой обработке он привлек внимание к структурированным микрочипам. Фотополимеризация — это метод, при котором для создания полимерной структуры используется свет. Используя метод фотополимеризации, исследователи создали микроматрицу преобразования цвета на основе перовскитных квантовых точек с размером пикселя 20 микрон. Их метод обеспечивает новый технический маршрут для приложений преобразования света, таких как микро-светодиоды преобразования цвета.
 
Изготовленные микроматрицы PQD обладают характеристиками, которые желательны для приложений QDCC, включая трехмерную морфологию с формой полусферы и сильной фотолюминесценцией. Эти микрочипы обеспечивают сильную и однородную фотолюминесценцию на большой площади благодаря бесшовной интеграции с  ПКТ, изготовленными на месте . Методика исследователей продемонстрировала потенциальное использование  метода фотополимеризации с прямой печатью in situ  для изготовления узорчатых многоцветных перовскитных микрочипов с квантовыми точками как с широкой цветовой гаммой, так и с высоким разрешением.
 
Результаты исследователей еще раз подтверждают возможность создания высококачественных многоцветных микрочипов с помощью метода литьевой печати. Забегая вперед, команда видит потенциальные приложения для своей работы. Они уверены, что эта технология проложит путь к дальнейшему производству полноцветных микро-светодиодных дисплеев QDCC. «  Техника фотополимеризации с прямой печатью in situ  позволяет точно контролировать структуру пикселей, устраняя агрегацию квантовых точек и эффекты кофейных колец в микроматрицах, что будет способствовать их расширению в интеграции фотоники, полноцветном дисплее, встроенной биомедицинской диагностике. , а также устройства дополненной и виртуальной реальности следующего поколения», — сказал Ян.
В исследовательскую группу входят Сю Лю, Цзяньцзюнь Ли и Юэджин Чжао из Школы оптики и фотоники Пекинского технологического института; и Pingping Zhang, Weitong Lu и Haizheng Zhong из Ключевой лаборатории низкоразмерных квантовых структур и устройств МИИТ, Школа материаловедения и инженерии, Пекинский технологический институт; и Гаолин Ян, который работает как в Пекинском технологическом институте, так и в Ключевой лаборатории MIIT.
 
Это исследование финансировалось Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая, Национальным фондом естественных наук Китая, Национальным фондом естественных наук Китая и Программой фонда Пекинского технологического института для исследований молодых ученых.