Forskere overvinder flaskehalse ved fremstilling af kvanteprikker

(Phys.org) – Selvom kvanteprikker blev opdaget i 1980'erne, hidtil har der ikke været nogen udbredt kommerciel anvendelse af disse lysemitterende halvlederpartikler i nanostørrelse. Hovedproblemet er, at kvanteprikker skal deponeres og mønstres på underlag, og i øjeblikket er der ingen metode, der kan gøre dette både med en høj opløsning og i stor skala.

Nu i en ny undersøgelse, forskere har udviklet en metode, der overvinder denne afvejning ved at kombinere to konventionelle metoder:fotolitografi, som bruger lys til at mønstre kvanteprikkerne med en høj opløsning; og lag-for-lag samling, som bruger kvanteprikkernes elektriske ladninger til ensartet at afsætte dem i lag over et stort område.

Forskerne, Joon-Suh Park et al ., har udgivet et papir om den nye kvanteprikmønsterproces i et nyligt nummer af Nano bogstaver . De forventer, at den nye metode vil give en praktisk, lavprisløsning på flaskehalsen ved fremstilling af høj opløsning, kvanteprikker i stor skala.

"Vi tror på, at vores arbejde giver en kvantepunktmønstermetode, der er kompatibel med konventionelle halvlederfremstillingsprocesser, der sænker barrieren for den industrielle udvikling, "Park, ved Korea Institute of Science and Technology (KIST), fortalte Phys.org . "Da kvantepunkter er mere robuste over for vand- eller ilteksponering sammenlignet med organiske materialer, vi mener, at kvanteprikker kan anvendes på brede aspekter, hvor organiske materialer i øjeblikket er på plads:skærme (AMOLED'er), fotodetektorer, fototransistorer, og solceller. "

Selvom der er en række forskellige teknikker til at afsætte og mønstre partikler på substrater, kvanteprikker udgør en større udfordring på grund af deres usædvanlige egenskaber. For eksempel, på grund af deres høje molekylvægt, fordampningsteknikker er uigennemførlige, og på grund af deres hydrofobe belægning, de har en tendens til at opløses, når de kommer i kontakt med de organiske kemikalier, der bruges i konventionel fotolitografi.

For at bruge fotolitografi uden at beskadige kvanteprikkerne, forskerne i det nye studie brugte kvanteprikker, der er modificeret til at være hydrofile, så de ikke længere opløses i organiske opløsningsmidler. Ud over, forskerne forsynede substratet med elektriske ladninger, som de brugte til at hjælpe med at klæbe prikkerne til underlaget via den elektrostatiske kraft.

For at demonstrere den nye metode, forskerne fremstillede en visning af screenprintet "Marilyn Monroe 1967" af Andy Warhol ved hjælp af rød, grøn, violet, og gule kvanteprikker på et 4-tommers substrat, som kan betragtes som storstilet til kvanteprikker.

I fremtiden, forskerne planlægger at forbedre kvanteprikkervisningen yderligere ved hjælp af den nye mønstermetode.

"Vi er i øjeblikket ved at optimere QD-LED-strukturen til vores metode, minimerer LED-størrelsen for højere strømeffektivitet og højere opløsningsteknologi, og udvikle one-chip, multi-bølgelængde fotodetektorer ved hjælp af den demonstrerede mønstermetode, " sagde Park.

© 2016 Phys.org