(Phys.org) – Även om kvantprickar upptäcktes på 1980-talet, hittills har det inte funnits några omfattande kommersiella tillämpningar av dessa ljusemitterande halvledarpartiklar i nanostorlek. Huvudproblemet är att kvantprickar måste deponeras och mönstras på substrat, och för närvarande finns det ingen metod som kan göra detta både med hög upplösning och i stor skala.

Nu i en ny studie, forskare har utvecklat en metod som övervinner denna kompromiss genom att kombinera två konventionella metoder:fotolitografi, som använder ljus för att mönstra kvantpunkterna med hög upplösning; och lager för lager montering, som använder de elektriska laddningarna från kvantprickarna för att likformigt deponera dem i lager över en stor yta.

Forskarna, Joon-Suh Park et al ., har publicerat en artikel om den nya kvantpunktmönstringsprocessen i ett färskt nummer av Nanobokstäver . De förväntar sig att den nya metoden kommer att ge en praktisk, lågkostnadslösning på flaskhalsen vid tillverkning av högupplösta, storskaliga quantum dot-enheter.

"Vi tror att vårt arbete ger en metod för kvantpunktsmönster som är kompatibel med konventionella halvledartillverkningsprocesser som sänker barriären för den industriella utvecklingen, "Parkera, vid Korea Institute of Science and Technology (KIST), berättade Phys.org . "Eftersom kvantprickar är mer robusta mot vatten- eller syreexponering jämfört med organiska material, vi tror att kvantprickar kan tillämpas på breda aspekter där organiska material för närvarande finns på plats:skärmar (AMOLEDs), fotodetektorer, fototransistorer, och solceller."

Även om det finns en mängd olika tekniker för att avsätta och mönstra partiklar på substrat, kvantprickar utgör en större utmaning på grund av deras ovanliga egenskaper. Till exempel, på grund av deras höga molekylvikt, indunstningstekniker är omöjliga, och på grund av deras hydrofoba beläggning, de har en tendens att lösas upp när de kommer i kontakt med de organiska kemikalier som används i konventionell fotolitografi.

För att använda fotolitografi utan att skada kvantprickarna, forskarna i den nya studien använde kvantprickar som är modifierade för att vara hydrofila så att de inte längre löses upp i organiska lösningsmedel. Dessutom, forskarna försåg substratet med elektriska laddningar, som de använde för att hjälpa till att fästa prickarna på substratet via den elektrostatiska kraften.

För att demonstrera den nya metoden, forskarna tillverkade en visning av screentrycket "Marilyn Monroe 1967" av Andy Warhol med rött, grön, violett, och gula kvantprickar på ett 4-tums substrat, som kan anses vara storskalig för kvantpunktsvisningar.

I framtiden, forskarna planerar att ytterligare förbättra quantum dot displays med den nya mönstringsmetoden.

"Vi optimerar för närvarande QD-LED-strukturen för vår metod, minimera LED-storleken för högre energieffektivitet och skärmteknik med högre upplösning, och utveckla ett chip, fotodetektorer med flera våglängder som använder den demonstrerade mönstringsmetoden, " sa Park.

© 2016 Phys.org