[發(fā)明專利]一種綠色溶劑中膠體納米晶的無(wú)膠光學(xué)圖案化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211052499.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN115308997A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王元元;肖鵬偉;張舟帆;羅煥煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G03F7/027
• 分類號(hào): G03F7/027;G03F7/004;G03F7/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明屬于納米材料和光學(xué)刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種綠色溶劑中膠體納米晶的無(wú)膠光學(xué)圖案化方法，本發(fā)明通過(guò)引入結(jié)構(gòu)與綠色溶劑結(jié)構(gòu)相似的光敏配體，成功將納米晶分散在綠色溶劑之中，并且可以對(duì)納米晶完成直接的光刻；通過(guò)配體交換后得到的光敏納米晶可以有效地分散在綠色溶劑中并且其吸收發(fā)射光譜，形貌尺寸不變的同時(shí)，熒光量子產(chǎn)率(PLQY)可以保留約90％；本發(fā)明解決了納米晶無(wú)法在綠色溶劑中進(jìn)行直接光刻的問(wèn)題，有望在電致和光致發(fā)光量子點(diǎn)顯示器領(lǐng)域納米晶的商業(yè)化中得到應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料和光學(xué)刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種綠色溶劑中膠體納米晶的無(wú)膠光學(xué)圖案化方法。

背景技術(shù)

目前，針對(duì)納米晶體(NCs)的光學(xué)圖案化方法主要基于兩種手段：(1)以光刻膠為基礎(chǔ)的光刻技術(shù)。該方法主要利用發(fā)展較為成熟的商業(yè)化光刻膠，其中又可以細(xì)分為兩種不同的方式：(i)先對(duì)商業(yè)化光刻膠進(jìn)行直接光刻并利用顯影液對(duì)部分光刻膠進(jìn)行剝離，然后將納米晶填入光刻膠模板之中，最后將光刻膠進(jìn)行剝離，得到圖案化的納米晶(圖1a)。(ii)將納米晶體與商業(yè)化光刻膠直接進(jìn)行混合，然后對(duì)混合物進(jìn)行直接光刻，將納米晶嵌入光刻膠中并將部分光刻膠及納米晶在顯影液中剝離(圖1b)。(2)無(wú)膠直接光刻技術(shù)。在膠體納米晶體系中引入光生酸劑(PAG)或雙功能表面配體(如圖2)。在特定的波長(zhǎng)下，引入的光敏物質(zhì)發(fā)生分解，引起納米晶表面環(huán)境的變化，從而影響其在部分溶劑中的穩(wěn)定性并選用對(duì)應(yīng)的溶劑對(duì)納米晶進(jìn)行淋洗，除去未曝光部分(圖1c)。這類配體的感光范圍較廣，從深紫外(DUV，254nm)到可見光(450nm)都可以對(duì)含有特定光敏基團(tuán)的納米晶進(jìn)行光刻。

借助光刻膠的納米晶體圖案化方式會(huì)無(wú)法避免地引入光刻膠，但是商業(yè)化的光刻膠在顯影的過(guò)程過(guò)無(wú)法有效地將光刻膠完全除去，剩下的殘膠會(huì)對(duì)納米晶的電荷傳輸，傳熱等性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，同時(shí)光刻膠本身的成本較高，會(huì)提高納米晶圖案化過(guò)程的成本。

在無(wú)膠光刻技術(shù)中，雖然避免了因引入商業(yè)光刻膠所帶來(lái)的問(wèn)題，但是納米晶體卻無(wú)法直接分散在丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)，二乙二醇乙醚醋酸酯(DGMEA)，辛烷等綠色溶劑中，圖案化過(guò)程只能在甲苯，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等工業(yè)上無(wú)法接受的溶劑中進(jìn)行，極大限制了目前納米晶體圖案化工藝在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。此外，在引入的功能配體會(huì)改變納米晶表面的組成，同時(shí)會(huì)對(duì)納米晶表面產(chǎn)生破壞，進(jìn)一步影響納米晶的光學(xué)性能，因此在完成圖案化的最后還需要對(duì)納米晶進(jìn)行后處理修復(fù)納米晶的表面從而恢復(fù)部分性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提出了一種光誘導(dǎo)偶聯(lián)圖案化技術(shù)(Photo Induced Crosslink Lithography，PICL)，并設(shè)計(jì)了一類雙功能配體。一方面，這類配體都與綠色溶劑有部分結(jié)構(gòu)相似，在以羧酸根或氨基或巰基連接在納米晶表面以后，根據(jù)“相似相溶”的原理，輔助納米晶分散在PGMEA，DGMEA，辛烷等綠色溶劑中；另一方面，這類配體都有著光敏的甲基丙烯酰基團(tuán)或二苯甲酮基團(tuán)，因?yàn)樵摶鶊F(tuán)的光敏性質(zhì)，可以在特定波長(zhǎng)的光照下進(jìn)行偶聯(lián)聚合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米晶的直接光刻圖案化。這一方法保留了無(wú)膠光刻技術(shù)操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)不會(huì)破壞納米晶表面，在完成圖案化的同時(shí)還可以保留納米晶的熒光性能并縮短納米晶之間的距離，有效地提高納米晶之間電荷傳輸?shù)男省?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種綠色光敏納米晶體涂料，包括納米晶體和光敏配體；所選擇的光敏配體均含有羧酸根或氨基或巰基等與納米晶配位的基團(tuán)，以及甲基丙烯酰或二苯甲酮光敏基團(tuán)。