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　　自20世紀80年(nian)代科(ke)學(xue)家提(ti)出(chu)“量子(zi)(zi)點”(Quantum Dot，QD)概念以(yi)來，量子(zi)(zi)點作為一種零(ling)維發光(guang)(guang)半導體納米結構，因其量子(zi)(zi)限制效應表現(xian)出(chu)窄帶光(guang)(guang)致發光(guang)(guang)特(te)性吸引了大批研(yan)(yan)究者的(de)興趣。研(yan)(yan)究者稱量子(zi)(zi)點材(cai)料(liao)有(you)望用于光(guang)(guang)電(dian)器(qi)件(jian)領域(yu)如(ru)太陽能電(dian)池、晶體管以(yi)及發光(guang)(guang)器(qi)件(jian)等。

　　然(ran)而，至今量子點(dian)技(ji)術依然(ran)沒有實(shi)現廣泛的商業化應用(yong)。其中，最大的瓶頸在(zai)于無法實(shi)現基(ji)底上大范圍(wei)、高分(fen)辨(bian)率的量子點(dian)沉積及圖形化。

　　近日，來自韓國科學技(ji)(ji)(ji)術(shu)研究院(KIST)的Joon-Suh Park等研究者提出(chu)利(li)用(yong)傳(chuan)統光刻(Photolithography)技(ji)(ji)(ji)術(shu)結合(he)靜電輔助層層組裝(LbL)技(ji)(ji)(ji)術(shu)，實現了多色、高分辨率、大范(fan)圍的量子點沉積和圖形化(hua)技(ji)(ji)(ji)術(shu)，突破(po)了當前量子點技(ji)(ji)(ji)術(shu)實用(yong)化(hua)瓶頸。

　　該(gai)研(yan)究結果(guo)發表于10月11日《Nano Letter》雜志。

　　4英寸石(shi)英晶片上利用量(liang)子點沉(chen)積重現1967年安迪(di)·沃(wo)霍爾(Andy Warhol)創作的“瑪麗蓮·夢(meng)露(Marilyn Monroe)”藝術畫。圖片來源：Park et al. 2016 American Chemical Society

　　雖然目前已(yi)有多種量(liang)(liang)子(zi)點(dian)沉(chen)積(ji)及圖形化技術(shu)，然而由(you)于量(liang)(liang)子(zi)點(dian)特殊的性質，如高(gao)分(fen)(fen)子(zi)量(liang)(liang)，使得蒸(zheng)發沉(chen)積(ji)技術(shu)難(nan)以(yi)實(shi)行。并且，這些方法只能在高(gao)分(fen)(fen)辨率與(yu)大(da)范圍沉(chen)積(ji)之間選擇折中處理。

　　新型多(duo)色、高分辨率、大范圍(wei)量(liang)子點圖(tu)(tu)形化技(ji)(ji)術(shu)。(a)量(liang)子點圖(tu)(tu)像化技(ji)(ji)術(shu)：光刻技(ji)(ji)術(shu)與靜電輔助層層組裝技(ji)(ji)術(shu)。(b)405nm激(ji)光激(ji)發下(xia)的多(duo)色量(liang)子點圖(tu)(tu)形化。(c)紫(zi)外燈激(ji)發下(xia)的4英寸晶片(pian)上“瑪麗蓮(lian)·夢露(lu)”。圖(tu)(tu)片(pian)來源：DOI：10.1021/acs.nanolett.6b03007

　　光刻(ke)技(ji)(ji)(ji)術(Photolithography)是一種(zhong)高分辨率、批量(liang)(liang)化的圖形化技(ji)(ji)(ji)術。然而，由于量(liang)(liang)子點疏水涂層的特性，傳(chuan)統光刻(ke)技(ji)(ji)(ji)術中使用的有機化學試劑有可能(neng)會毀壞(huai)并(bing)溶解量(liang)(liang)子點。

　　如何既能利用傳統光刻技術，又能不損壞量(liang)(liang)子(zi)點本身呢(ni)?Park團隊對量(liang)(liang)子(zi)點涂(tu)層(ceng)進行(xing)親水性修飾(shi)，如此一來，光刻過(guo)程中(zhong)量(liang)(liang)子(zi)點將(jiang)不會(hui)遭(zao)受(shou)有機溶(rong)劑中(zhong)溶(rong)解。

　　此外，研究(jiu)者還采用帶(dai)電基底(di)，利用量子點與帶(dai)電基底(di)之間(jian)的靜電引力輔(fu)助量子點的層層組裝(zhuang)(LbL)過程，實現(xian)多色、大范(fan)圍量子點沉積。

　　研究者(zhe)正是將光(guang)刻技術與層層組裝技術結合起來，不斷(duan)重復進行光(guang)刻和組裝過程，實現多(duo)色(se)、高分辨率以及大(da)范(fan)圍均(jun)勻(yun)的量子點沉(chen)積(ji)。

　　Park稱：“我們提出的(de)新型量子點(dian)圖形化技術能(neng)與(yu)傳統半導體制(zhi)造過程相兼容，有望解決業界(jie)的(de)難題。相對于有機材料，量子點(dian)在暴露于外界(jie)水(shui)氧環(huan)境時具(ju)有更(geng)(geng)加穩定和可靠的(de)特(te)性，其(qi)應(ying)(ying)用(yong)相應(ying)(ying)也會(hui)比(bi)(bi)有機材料當前的(de)應(ying)(ying)用(yong)更(geng)(geng)廣(guang)泛，比(bi)(bi)如顯示器、光(guang)電(dian)探測器、光(guang)電(dian)晶體管(guan)以及太陽能(neng)電(dian)池等等。”

　　為(wei)了驗證該新型量子點沉積技術的(de)實用化潛(qian)力，研究者(zhe)利(li)用紅(hong)、綠、紫、黃四種顏色(se)的(de)量子點，在(zai)4英(ying)(ying)寸石(shi)英(ying)(ying)晶片上(shang)用量子點沉積圖形化重現了藝術家安(an)迪(di)·沃霍爾(er)(Andy Warhol)1967年創(chuang)作的(de)瑪麗蓮·夢露(lu)(Marilyn Monroe)藝術畫。

　　多(duo)彩、高分辨(bian)的“瑪麗蓮·夢露(lu)”證明(ming)了該技術能夠實現多(duo)色、高精度、大范圍(wei)光(guang)電顯示效果。

　　未來，研究(jiu)者計劃(hua)繼(ji)續開(kai)發新的(de)量子(zi)點圖(tu)形化技術進一步改善量子(zi)點光電顯示(shi)效果(guo)。

　　Park 稱(cheng)：“利(li)用這種方法，能(neng)(neng)夠優化量子(zi)點發(fa)光二極管(QD-LED)結構，減小QD-LED的(de)尺(chi)寸，并且獲得更高的(de)能(neng)(neng)量效(xiao)率以(yi)及(ji)更高分辨率的(de)顯示效(xiao)果，最終會開(kai)發(fa)出一片式、多波長激發(fa)的(de)光電探(tan)測器。”