近年来，随着通信技术的迅速发展以及人们对显示色彩和实用性的追求，显示技术呈现多元化的发展。量子点作为一种在色纯度、亮度、色域、量子效率等方面具有巨大优势的光转换材料受到了广泛的关注，当使用基于量子点制备的光转换层与高效的蓝光主动式发光器件相结合来实现全彩化显示时，将十分有助于解决OLED和Micro LED等新型显示技术所面临的挑战。
在上述光转换应用中，红光和绿光量子点必须与相应的蓝光像素一一对应才能达到全彩显示的目的，因此还需发展合适的微纳加工技术对量子点进行像素化集成。然而，现有的量子点图案化技术对于制备高厚度和高分辨率的量子点光转换薄膜仍具有一定的挑战性，因此半导体所新型显示团队针对研究开发普适性的量子点图案化技术开展了系列创新性研究。
近日，广东省科学院半导体研究所的研究人员发展了一种简单且具有良好兼容性的图案化方法来制备厚度超过10 μm的量子点光转换薄膜，该方法结合了复制成型、等离子蚀刻和转印三种工艺的优势，简称为RM-PE-TP图案化技术，具体工艺流程如图1所示。该技术使用到的量子点聚合物材料制备简单易得，很好地避免了在其他图案化方法中所必需的复杂的量子点表面改性和用料组成等问题。
此外，复制成型的工艺十分有利于得到厚度超过10 μm以上的量子点薄膜，且量子点阵列的分辨率和厚度也易于调节。总的来说，整个图案化方法对量子点材料的光学性能基本没有损伤，便于多色量子点图案化的集成，甚至可通过单色集成进一步提高量子点图案的分辨率。
因此，基于上述RM-PE-TP图案化技术，研究团队最终制备出分辨率最高为669 ppi、薄膜厚度最高达19.74 μm的图案化量子点聚合物薄膜，并在柔性衬底上得到了大面积高分辨率的量子点厚膜，说明该技术在大规模柔性量子点图案化集成方面具有巨大的应用潜力。
此外，团队还初步验证了将上述量子点聚合物薄膜作为光转换层简单集成到蓝光Micro LED器件来实现光转换应用的可行性，并发现增加量子点薄膜的厚度可以提高光转换的效率。相关研究成果以“Wafer-scale patterning of high-resolution quantum dot films with a thickness over 10 μm for improved color conversion”为题，发表在Nanoscale期刊上。
该研究工作得到了国家自然科学基金青年科学基金项目、国家重点研究计划项目、省科学院综合产业技术创新中心行动资金项目和广东省重大专项资金等项目的支持。半导体所新型显示团队邹胜晗博士为第一作者，学科带头人龚政教授为通讯作者。
来源：广东省科学院半导体研究所
