利用納米壓印技術(shù)圖案化量子點(diǎn)層.pdf

1、量子點(diǎn)由于其所展現(xiàn)出來(lái)的高量子產(chǎn)率，窄發(fā)射，寬吸收，光譜可調(diào)，穩(wěn)定性高和光致發(fā)光效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)引起了廣大學(xué)者的普遍關(guān)注。量子點(diǎn)薄膜尤其是具有大面積有序納米結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)薄膜在電致發(fā)光器件，全彩色LED顯示器件，有機(jī)/無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池，生命科學(xué)等方面均具有重要應(yīng)用。
　　近年來(lái)，通過(guò)傳統(tǒng)的光刻技術(shù)——電子束刻蝕技術(shù)已經(jīng)能夠制備出二維和三維的圖案化量子點(diǎn)薄膜，但是其制備工藝復(fù)雜，成本昂貴，并且分辨率和產(chǎn)量之間無(wú)法兼顧。因此，一種簡(jiǎn)單方便

2、、可以實(shí)現(xiàn)大面積、形貌及結(jié)構(gòu)可控的圖案化量子點(diǎn)薄膜的方法顯得尤為重要。目前，圖案化量子點(diǎn)薄膜的方法主要有：納米壓印技術(shù)、電子束刻蝕技術(shù)、微接觸印刷、分子自組裝等，這些納米加工技術(shù)在圖案化量子點(diǎn)薄膜方面各有優(yōu)劣。納米壓印技術(shù)和軟光刻技術(shù)的興起和發(fā)展，使得大面積的具有100 nm以下分辨率的圖案化量子點(diǎn)薄膜實(shí)現(xiàn)了高效率的制備。利用這種方法，具有條形、環(huán)形、點(diǎn)陣納米結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)薄膜也被成功制備出來(lái)。納米壓印技術(shù)這一方法在制備過(guò)程，制備成本等方

3、面表現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì)。因此，本文主要利用納米壓印技術(shù)中的熱壓印和紫外壓印，并結(jié)合模板修飾，二次壓印等方法制備了大面積，結(jié)構(gòu)有序，形貌致密的二維和三維圖案化量子點(diǎn)薄膜。并得出了模板修飾后，圖案化量子點(diǎn)薄膜的形貌質(zhì)量和其熒光強(qiáng)度大幅提高與圖案化結(jié)構(gòu)有關(guān)的結(jié)論。本文主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)工作：
　　1、利用熱壓印技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖案化量子點(diǎn)層的制備：首先選取合適的量子點(diǎn)溶液的濃度15 mg/ml以及甲苯為量子點(diǎn)分散溶劑，以確保旋涂量子點(diǎn)薄膜的成膜

4、質(zhì)量。其次利用旋涂的方法在ITO基底上旋涂量子點(diǎn)薄膜，通過(guò)調(diào)控旋涂的轉(zhuǎn)速及時(shí)間來(lái)適當(dāng)調(diào)整量子點(diǎn)薄膜的厚度及均一致密性，最終確定2000 r/min的旋涂條件以配合后續(xù)量子點(diǎn)薄膜的圖案化。最后采用納米壓印技術(shù)中的熱壓印技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)薄膜在ITO基底上的圖案化。
　　2、通過(guò)模板修飾實(shí)現(xiàn)圖案化量子點(diǎn)薄膜的結(jié)構(gòu)優(yōu)化：為了制備出大面積，結(jié)構(gòu)有序，質(zhì)量均一的圖案化量子點(diǎn)薄膜，我們對(duì)納米壓印技術(shù)熱壓印過(guò)程中使用的 PDMS軟模板進(jìn)行表面修飾，

5、采用濃度為5 mol/L的氟化銨溶液與氫氟酸溶液按6:1的體積比混合后對(duì)PDMS表面進(jìn)行處理，再實(shí)施熱壓印過(guò)程。模板修飾后模板的表面能減小，使得在壓印結(jié)束后模板與基底分離過(guò)程中，由于模板與基底的粘附力減小，從而大大減少了模板本身帶走的量子點(diǎn)數(shù)量。提高圖案化量子點(diǎn)薄膜成功率的同時(shí)，優(yōu)化了圖案化量子點(diǎn)層的形貌結(jié)構(gòu)，最終得到結(jié)構(gòu)有序，質(zhì)量均一的圖案化量子點(diǎn)薄膜。
　　3、利用紫外壓印技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖案化量子點(diǎn)層的制備：我們借助NOA61型光刻

6、膠的特殊性能——光敏性在納米壓印技術(shù)中的紫外壓印模式下，將其與量子點(diǎn)以不同質(zhì)量比混合，含量從1:1改變到1:9，在量子點(diǎn)薄膜圖案化成功實(shí)現(xiàn)的前提下，盡量減少光刻膠的含量，在優(yōu)化圖案化量子點(diǎn)薄膜表面平整致密性的同時(shí)選擇合適的旋涂速度。最終采用光刻膠與量子點(diǎn)溶液以1:9的質(zhì)量比混合后，在4000 r/min的轉(zhuǎn)速下旋涂于ITO基底上，在功率為8瓦的紫外光源照射下固化15 min完成紫外壓印。在此條件下制備的圖案化量子點(diǎn)薄膜相比熱壓印技術(shù)在保