За последнее десятилетие коллоидные квантовые точки (КТ) стали перспективными материалами для дисплеев следующего поколения благодаря возможности регулирования излучения, высокой яркости и совместимости с недорогими технологиями обработки растворами. Однако серьезной проблемой является достижение сверхвысокого разрешения при формировании рисунка без повреждения их хрупкой поверхностной химии. Существующие методы, такие как струйная печать и фотолитография, либо не обеспечивают достаточного разрешения, либо снижают эффективность КТ.

Инновационный подход к формированию рисунка на квантовых точках

Для решения этой проблемы исследовательская группа под руководством доцента Чонгюна Ро с кафедры электротехники Пусанского национального университета (Республика Корея) разработала универсальный, не требующий фоторезиста и неразрушающий метод прямой фотолитографии для формирования рисунка квантовых точек. Вместо того чтобы подвергать квантовые точки агрессивным химическим модификациям, команда разработала фотосшиваемый смешанный излучающий слой (b-EML).

Этот слой образуется путем смешивания квантовых точек (КТ) с полимером, обеспечивающим перенос дырок, и небольшой долей сшивающего агента, активируемого ультрафиолетовым (УФ) излучением, что позволяет точно формировать рисунок, сохраняя при этом целостность КТ. Исследование было опубликовано в журнале Advanced Functional Materials 29 сентября 2025 года.

Как работает новый метод

Метод основан на смешивании квантовых точек (КТ) с фотосшиваемыми полимерами, обеспечивающими перенос дырок, а затем облучении пленки ультрафиолетовым светом, что запускает сшивание и приводит к образованию прочной полимерной сетки, которая иммобилизует и защищает КТ. Затем сформированные области можно легко обработать с помощью растворителя, получая высокоразрешенные изображения КТ.

«Мы разработали простой метод смешивания, позволяющий получать сверхвысокоразрешающие изображения квантовых точек, совместимые с требовательными приложениями для дисплеев. Этот неразрушающий метод сохраняет характеристики квантовых точек и обеспечивает разрешение, превышающее 10 000 пикселей на дюйм (ppi), а также полноцветные пиксели красного, зеленого и синего цветов с разрешением более 1000 ppi на 4-дюймовой пластине — что вполне соответствует диапазону, необходимому для новых дисплеев и других микродисплеев ближнего действия», — говорит доктор Ро.

Возможное влияние на технологии отображения

Исследование показало, что этот b-EML позволяет создавать сверхвысокоразрешающие структуры из квантовых точек, сохраняя при этом оптическое качество, улучшая баланс заряда, повышая внешнюю квантовую эффективность в 1,7 раза и почти втрое увеличивая срок службы. Такое сверхвысокоразрешающее формирование структур напрямую полезно для микродисплеев ближнего действия, используемых в дополненной реальности (AR), виртуальной реальности (VR) и умных очках, где плотность пикселей выше 1000 ppi имеет важное значение. Кроме того, возможность совместного формирования структур из квантовых точек с другими нанокристаллами открывает возможности для создания интегрированных оптоэлектронных чипов и многофункциональных дисплеев.

В целом, данная работа представляет собой простое, надежное и универсально совместимое решение одной из главных проблем в светодиодных дисплеях на основе квантовых точек (КТ). Благодаря использованию фотосшиваемой матрицы вместо лигандного обмена или фоторезистов, метод является неразрушающим, сохраняет яркость КТ, повышает эффективность устройства и работает с различными системами нанокристаллов.

«Наши исследования могут преодолеть разрыв между сегодняшними лабораторными прототипами QD-LED и будущими коммерческими дисплеями на основе квантовых точек. С технической точки зрения, наш подход b-EML с фотосшиваемой структурой одновременно решает несколько давних проблем, препятствующих созданию высокоточных рисунков на основе квантовых точек», — заключает доктор Ро.