自20世紀80年代科學家提出“量子點”(Quantum Dot，QD)概念以來，量子點作為一種零維發光半導體納米結構，因其量子限制效應表現出窄帶光致發光特性吸引了大批研究者的興趣。研究者稱量子點材料有望用于光電器件領域如太陽能電池、晶體管以及發光器件等。

　　然而，至今量子點技術依然沒有實現廣泛的商業化應用。其中，最大的瓶頸在于無法實現基底上大范圍、高分辨率的量子點沉積及圖形化。

　　近日，來自韓國科學技術研究院(KIST)的Joon-Suh Park等研究者提出利用傳統光刻(Photolithography)技術結合靜電輔助層層組裝(LbL)技術，實現了多色、高分辨率、大范圍的量子點沉積和圖形化技術，突破了當前量子點技術實用化瓶頸。

　　該研究結果發表于10月11日《Nano Letter》雜志。

　　4英寸石英晶片上利用量子點沉積重現1967年安迪·沃霍爾(Andy Warhol)創作的“瑪麗蓮·夢露(Marilyn Monroe)”藝術畫。圖片來源：Park et al. 2016 American Chemical Society

　　雖然目前已有多種量子點沉積及圖形化技術，然而由于量子點特殊的性質，如高分子量，使得蒸發沉積技術難以實行。并且，這些方法只能在高分辨率與大范圍沉積之間選擇折中處理。

　　新型多色、高分辨率、大范圍量子點圖形化技術。(a)量子點圖像化技術：光刻技術與靜電輔助層層組裝技術。(b)405nm激光激發下的多色量子點圖形化。(c)紫外燈激發下的4英寸晶片上“瑪麗蓮·夢露”。圖片來源：DOI：10.1021/acs.nanolett.6b03007

　　光刻技術(Photolithography)是一種高分辨率、批量化的圖形化技術。然而，由于量子點疏水涂層的特性，傳統光刻技術中使用的有機化學試劑有可能會毀壞并溶解量子點。

　　如何既能利用傳統光刻技術，又能不損壞量子點本身呢?Park團隊對量子點涂層進行親水性修飾，如此一來，光刻過程中量子點將不會遭受有機溶劑中溶解。

　　此外，研究者還采用帶電基底，利用量子點與帶電基底之間的靜電引力輔助量子點的層層組裝(LbL)過程，實現多色、大范圍量子點沉積。

　　研究者正是將光刻技術與層層組裝技術結合起來，不斷重復進行光刻和組裝過程，實現多色、高分辨率以及大范圍均勻的量子點沉積。

　　Park稱：“我們提出的新型量子點圖形化技術能與傳統半導體制造過程相兼容，有望解決業界的難題。相對于有機材料，量子點在暴露于外界水氧環境時具有更加穩定和可靠的特性，其應用相應也會比有機材料當前的應用更廣泛，比如顯示器、光電探測器、光電晶體管以及太陽能電池等等。”

　　為了驗證該新型量子點沉積技術的實用化潛力，研究者利用紅、綠、紫、黃四種顏色的量子點，在4英寸石英晶片上用量子點沉積圖形化重現了藝術家安迪·沃霍爾(Andy Warhol)1967年創作的瑪麗蓮·夢露(Marilyn Monroe)藝術畫。

　　多彩、高分辨的“瑪麗蓮·夢露”證明了該技術能夠實現多色、高精度、大范圍光電顯示效果。

　　未來，研究者計劃繼續開發新的量子點圖形化技術進一步改善量子點光電顯示效果。

　　Park 稱：“利用這種方法，能夠優化量子點發光二極管(QD-LED)結構，減小QD-LED的尺寸，并且獲得更高的能量效率以及更高分辨率的顯示效果，最終會開發出一片式、多波長激發的光電探測器。”