CN111781803B - 量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，该方法包括如下步骤：a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。本发明的方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率，获得的含有不同颜色红、绿、蓝量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件中。
Description
技术领域
本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法。
背景技术
胶体量子点是溶液方法合成的、呈现出量子限域效应的无机半导体材料。量子点具有独特的的物理化学性质以及溶液可加工的特点，在诸多领域尤其是光电材料与器件方面具有重要的应用前景。优异的窄谱发射和宽谱吸收性质使量子点薄膜在LED显示、太阳能电池领域、光检测器等领域展示出巨大应用潜力。
实现量子点薄膜从单一原型元件到满足应用需求的复杂集成阵列式光电器件的一个关键是发展量子点薄膜的可控、高效、高精度图案化方法。例如，量子点显示器件具有高光谱纯度、宽色域、高亮度等优势，被认为是显示行业未来的一个重要发展方向。但是在目前已有的量子点显示产品中，量子点的作用是将蓝色背光源转为红、绿光。进一步实现更有优势、主动电致发光的量子点LED显示设备需要制备图案化的、包含不同组成和发光波长的量子点薄膜。因此，发展量子点薄膜的图案化方法对实现其在显示及其他光电器件领域的应用具有重要意义，需要开发一种量子点薄膜的可控、高效、高精度图案化方法。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
目前，人们开发出多种针对量子点薄膜的图案化方法。在获得了不同精度图案化量子点薄膜的同时，这些方法也存在一定局限性，如电子束直写法需要昂贵的仪器和苛刻的高真空条件、加工效率低，模板转印、传统光刻法需要模板的精密制备、添加与去除工艺，模板转印法和喷墨打印法会使图案失真导致分辨率较低，喷墨打印法需要对基底进行特定修饰，纳米压印法加工效率较低等等。这些方法一方面增加了操作的复杂性和图案化的成本，另一方面复杂的步骤与模板添加/去除等步骤不利于保持量子点的原有性质。例如，基于光刻胶模板的传统光刻技术是目前集成电路微加工领域最主要的技术之一，但是由于溶剂兼容性、光刻胶模板去除等问题，该方法不利于获得高分辨率、高性能的图案化量子点薄膜。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，该方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率，获得的含有不同颜色(红、绿、蓝)量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件中。
根据本发明实施例的一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，包括如下步骤：
a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；
b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；
c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。
根据本发明实施例的具有的独立权利要求带来的优点和技术效果，1、本发明实施例的方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，适用范围广；2、采用本发明实施例的方法所获得的图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近，并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率；3、本发明实施例的方法所获得的含有不同颜色(红、绿、蓝)量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以被用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件；4、本发明实施例的方法采用365nm紫外光对量子点薄膜照射曝光，显著减少了量子点图案化过程中光照对量子点的损害，并且采用365nm紫外光照射易于与现有的可规模化的光刻机兼容，使本发明实施例的方法易于应用。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点与所述光敏交联分子的质量比为100:1-20。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述光敏交联分子中含有至少两个叠氮基团，该光敏交联分子在365nm紫外光下光吸收系数大于1000cm-1M-1。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述光敏交联分子为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤b中，365nm紫外光的曝光剂量一般大于25mJ/cm2。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述量子点的表面配体为油酸、油胺、十二烷基硫醇、十四烷基膦酸、三正辛基膦、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇或聚乙烯基吡咯烷酮。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点为II-VI族量子点，如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgSe、HgTe、HgS、HgxCd1-xTe、HgxCd1-xS、HgxCd1-xSe、HgxZn1-xTe、CdxZn1-xSe、或CdxZn1-xS,其中0<x<1；或者III-V族量子点，如InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InSb、AlP、AlN、AlAs；或者Ⅵ-VI族量子点，如PbS、PbSe、PbTe；或者，具备核壳结构的量子点，如CdSe@ZnS、CdSe@CdS、InP@ZnS、CdTe@CdSe、CdSe@ZnTe、ZnTe@CdSe、ZnSe@CdS或Cd1-xZnxS@ZnS；或其他量子点，如CuInS2、CuInSe2、AgInS2等，只要表面包覆有机配体的量子点均可以适用。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a和c中，所述非极性溶剂为甲苯、氯苯、正己烷、正辛烷、正庚烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿或四氢呋喃。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点分散在非极性溶剂中后，浓度为5-200mg/mL。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，还包括步骤d，所述步骤c得到的图案化的量子点薄膜为第一层图案薄膜，在该第一层图案薄膜的基底上将第二层薄膜的量子点与光敏交联分子的混合溶液进行第二次成膜，对第二层薄膜进行365nm紫外曝光，再用非极性溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到两种图案薄膜，根据需要重复该步骤，得到多层图案化的量子点薄膜。
附图说明
图1是本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法的过程示意图；
图2为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮在乙腈中的紫外可见摩尔吸光系数光谱图；
图3是本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法中叠氮的光分解反应以及单线态氮烯的碳氢插入反应示意图；
图4是本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法中多层图案化流程图；
图5是本发明实施例2-7中图案化量子点薄膜的光学显微镜照片，(A)CdSe，(B)PbS，(C)InP，(D)CdSe/ZnS(红色发光)，(E)CdSe/ZnS(绿色发光)，(F)CdZnS/ZnS；
图6是本发明实施例2制得的量子点薄膜在紫外灯下在硅基底上的图案化照片；
图7是本发明实施例6制得的量子点薄膜在紫外灯下在硅基底上的图案化照片；
图8是本发明实施例7制得的量子点薄膜在紫外灯下在硅基底上的图案化照片；
图9是本发明实施例8制得的量子点薄膜图案的光学显微镜照片，(A)USAF分辨率标准图案展示出分辨率在10微米以下；(B)线宽为9微米的一系列平行直线图案；(C)长宽分别为20和8微米的长方形图案；(D)边长为15微米的正方形图案，(A-D)照片视野大小均为1.0×1.3mm；
图10是本发明实施例9制得的量子点薄膜图案的光学显微镜照片；
图11是本发明实施例10制得的量子点薄膜图案的光学显微镜照片；
图12是对比例1制得的量子点薄膜的照片；
图13是对比例1制得的量子点薄膜光学显微镜照片；
图14是对比例4制得的量子点薄膜光学显微镜照片；
图15是对比例5制得的量子点薄膜光学显微镜照片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，根据本发明实施例的一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，包括如下步骤：
a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜；
b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；
c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。
根据本发明实施例的具有的独立权利要求带来的优点和技术效果，1、本发明实施例的方法普遍适用于多种不同组分、性质和结构的量子点薄膜的图案化，适用范围广；2、采用本发明实施例的方法所获得的图案分辨率可以达到10微米以下，与传统光刻技术的分辨率相近，并且优于打印方法所获得的量子点薄膜分辨率；3、本发明实施例的方法所获得的含有不同颜色(红、绿、蓝)量子点的薄膜具有较高的光致发光效率，可以被用于LED等显示器件以及其他基于量子点的光电器件；4、本发明实施例的方法采用365nm紫外光对量子点薄膜照射曝光，显著减少了量子点图案化过程中光照对量子点的损害，并且采用365nm紫外光照射易于与现有的可规模化的光刻机兼容，使本发明实施例的方法易于应用。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点与所述光敏交联分子的质量比为100:1-20。本发明实施例的方法优选了量子点与光敏交联分子的配比，使量子点薄膜能够在365nm紫外光照射下实现量子点的图案化。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述光敏交联分子中含有至少两个叠氮基团，通式如下：
其中，R可以是含有共轭结构的任意官能团，例如可以含有烃基，酯基，酰胺键，苯环，醚键等，n≥2，优选为2,3或4，只要该光敏交联分子在365nm紫外光下具有显著的光响应即可，优选光敏交联分子在365nm紫外光下的吸收系数大于1000cm-1M-1。
光敏交联分子优选为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮，分子式为：
(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮在365nm处的摩尔吸收系数为3.4×103cm-1M-1，其在乙腈中的紫外可见摩尔吸光系数光谱见图2,较高的吸收系数决定了其在365nm具有较强的吸光性质，从而保证了光照下交联反应的高效进行。
本发明实施例中，所述量子点的表面配体一般为含有长链碳氢结构的分子,包括但不限于，有机小分子：一级羧酸油酸、一级胺如油胺、硫醇如十二烷基硫醇、有机磷酸如十四烷基膦酸、有机膦如三正辛基膦；两亲性分子，如十六烷基三甲基溴化铵；高分子，如聚乙二醇或聚乙烯基吡咯烷酮。本实施例的方法在波长为365nm的紫外光照下，光敏交联分子中的叠氮基团分解产生不稳定中间体单线态氮烯(Nitrene)，氮烯与量子点的配体分子进行碳氢插入反应，从而将相邻量子点的配体分子进行交联并显著降低了量子点的胶体稳定性，见图3。在制备的含有光敏交联分子的量子点薄膜上，对特定区域量子点进行365nm紫外光照射引发交联反应，利用非极性溶剂作为洗脱液去除未光照区域的量子点即可实现无需任何光刻胶或其他模板的量子点薄膜图案化。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤b中，365nm紫外光的曝光剂量一般大于25mJ/cm2，优选为25-200mJ/cm2。曝光强度显著影响着量子点薄膜图案化效果，曝光量过低，无法实现量子点薄膜图案化。本发明实施例中优选了365nm紫外光照射的曝光量，使采用本发明方法获得图案化的量子点薄膜在能够保持较高的分辨率的情况下，显著降低了量子点图案化过程中光照对量子点的损害。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a中，所述量子点为II-VI族量子点，如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgSe、HgTe、HgS、HgxCd1-xTe、HgxCd1-xS、HgxCd1-xSe、HgxZn1-xTe、CdxZn1-xSe、或CdxZn1-xS,其中0<x<1；或者III-V族量子点，如InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InSb、AlP、AlN、AlAs；或者Ⅵ-VI族量子点，如PbS、PbSe、PbTe；或者具备核壳结构的量子点，如CdSe@ZnS、CdSe@CdS、InP@ZnS、CdTe@CdSe、CdSe@ZnTe、ZnTe@CdSe、ZnSe@CdS或Cd1-xZnxS@ZnS；或其他量子点，如CuInS2、CuInSe2、AgInS2等，本发明实施例中只要表面包覆有机配体的量子点均可以适用。本发明实施例中的量子点均可以采用现有技术公开的方法合成。
根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，所述步骤a和c中，所述非极性溶剂的介电常数小于10，包括但不限于甲苯、氯苯、正己烷、正辛烷、正庚烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿或四氢呋喃。本发明实施例中的量子点的表面配体可以在非极性溶剂中形成稳定的胶体，胶体浓度可涵盖1–500mg/mL，并通过溶液工艺形成薄膜。优选地，所述步骤a中，所述量子点分散在非极性溶剂中后，浓度为5-200mg/mL。
如图4所示，根据本发明实施例的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其中，还包括步骤d，所述步骤c得到的图案化的量子点薄膜为第一层图案薄膜，在该第一层图案薄膜的基底上将第二层薄膜的量子点与光敏交联分子的混合溶液进行第二次成膜，对第二层薄膜进行365nm紫外曝光，再用非极性溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到两种图案薄膜，根据需要重复该步骤，得到多层图案化的量子点薄膜。本发明实施例的图案化方法可以用于同种或多种量子点的多层图案化，由于第一层图案化完成后，光照区域的薄膜不会再分散于非极性溶剂中，因此可以用相同或不同的量子点溶液在第一层的基础上成膜并进行第二层的图案化。本实施例的方法可以获得两层或多层图案，在LED显示中具有显著的应用潜力。
实施例1光敏交联分子的合成
在连有回流冷凝管的双颈圆底烧瓶中加入358mg叠氮化钠和980mg五氟苯甲醛，倒入7.5mL丙酮和7.5mL水。反应溶液在氮气保护下搅拌加热回流反应18小时。反应结束后，将产物冷却至室温，然后加入25mL水稀释初始的反应混合物，接着用25mL乙醚进行萃取，重复三次。有机层再用饱和食盐水洗涤，硫酸镁干燥除水后，用减圧蒸馏得到浓缩溶液。再用硅胶层析柱纯化，洗脱液为乙酸乙酯与正己烷的混合溶剂(乙酸乙酯体积分数为5％)。在经过正己烷的重结晶后，得到680mg的白色固体4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲醛，其1H，13F核磁谱信息如下：1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.26-10.27(m,1H)；19F NMR(377MHz,CDCl3):δ-150.93至-150.03(m,2F),-144.97至-144.97(m,2F)。
在双颈圆底烧瓶中加入610mg前面合成的4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲醛，并加入2mL甲醇搅拌溶解。冰水浴下，先后逐滴加入3.3mL浓度为1M氢氧化钾水溶液和0.16mL N-甲基-4-哌啶酮，室温下搅拌反应4小时。反应结束后，过滤混合液并用少量水洗涤固体残留物，再经过二氯甲烷重结晶纯化后得到340mg米黄色固体(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮，其1H，13F核磁谱信息如下：1H NMR(400MHz,CDCl3):δ2.37(s,3H),3.42(s,4H),7.56(s,2H)；19F NMR(377MHz,CDCl3):δ-151.47至-151.38(m,4F),δ-137.20至-137.11(m,4F)。
实施例2图案化过程
采用现有文献公开的方法合成发射红光的CdSe/ZnS核壳结构量子点，其图案化过程如下：
为了避免图案化过程受外界紫外光的影响，以下操作过程须在黄光下进行：
1)量子点薄膜制备：将合成的红色CdSe/ZnS量子点分散于甲苯中，加入实施例1中合成的光敏交联分子(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮，并搅拌混合均匀，量子点浓度为30mg/mL，(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮分子浓度为2.5mg/mL，即量子点与光敏交联分子的质量比为100:12。
选用硅为基底制备量子点薄膜，基底首先采用丙酮进行清洗并干燥，利用旋涂成膜的加工方法将上面制备的红色量子点与光敏性分子的复合物制备成均匀薄膜，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间30秒。
2)薄膜曝光：将预制有图案的光掩模放置于制得的量子点薄膜上，利用365nm紫外灯光源进行曝光，曝光剂量为100mJ/cm2。该曝光过程可以利用普通紫外灯或在光刻机上(如SUSS MJB4等)进行。当使用激光直写式光刻设备时量子点薄膜的曝光和图案化过程可不需要光掩模。
3)薄膜洗涤：曝光结束后，将薄膜浸泡于非极性溶剂甲苯中以除去未曝光部分，浸泡时间小于3分钟。
本实施例制得的量子点薄膜的光学显微镜照片见图5D，在紫外灯下在硅基底上的图案化照片见图6，荧光量子产率见表1。
实施例3
与实施例2的图案化方法相同，不同之处在于采用的量子点为CdSe，本实施例制得的量子点薄膜的光学显微镜照片见图5A。
实施例4
与实施例2的图案化方法相同，不同之处在于采用的量子点为PbS，本实施例制得的量子点薄膜的光学显微镜照片见图5B。
实施例5
与实施例2的图案化方法相同，不同之处在于采用的量子点为InP，本实施例制得的量子点薄膜的光学显微镜照片见图5C。
实施例6
与实施例2的图案化方法相同，不同之处在于采用的量子点为发射绿光的CdSe/ZnS，本实施例制得的量子点薄膜的光学显微镜照片见图5E，在紫外灯下在硅基底上的图案化照片见图7。
实施例7
与实施例2的图案化方法相同，不同之处在于采用的量子点为发射蓝光的CdZnS/ZnS，本实施例制得的量子点薄膜的光学显微镜照片见图5F，在紫外灯下在硅基底上的图案化照片见图8。
实施例8
与实施例6的方法相同，不同之处在于365nm紫外光照射的曝光剂量为200mJ/cm2。本实施例制得的量子点薄膜的图案的光学显微镜照片见图9,(A)USAF分辨率标准图案展示出分辨率在10微米以下；(B)线宽为9微米的一系列平行直线图案；(C)长宽分别为20和8微米的长方形图案；(D)边长为15微米的正方形图案,(A-D)照片视野大小均为1.0×1.3mm。
实施例9
与实施例2的方法相同，不同之处在于，量子点浓度为50mg/mL，将(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮分子浓度降低至0.5mg/mL，也即量子点与光敏交联分子的质量比为100:1，曝光剂量为200mJ/cm2，洗脱后光学显微镜照片见图10，得到清晰图案。
实施例10量子点多层图案化
如图3所示，1)按实施例2中的方法先将红色量子点与光敏交联分子的混合溶液第一次成膜，在掩膜版下进行365nm紫外曝光，用溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到红色单色量子点图案；2)在得到的第一层图案的基底上将绿色量子点与光敏交联分子的混合溶液进行第二次成膜，在第二种掩膜版下进行365nm紫外曝光，用溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到含有红绿两色量子点的两种图案；3)在得到的红绿两种图案的基底上将蓝色量子点与光敏交联分子的混合溶液进行第三次成膜，在第三种掩膜版下进行365nm紫外曝光，再用溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到含有红绿蓝三色量子点的图案。
本实施例制得的量子点薄膜图案的光学显微镜照片见图11，图中展示了红绿蓝量子点的三层图案化。其中红绿蓝量子点图案发光单元均为8×30μm的长方形，和蓝色量子点，三种量子点均保持了原有的荧光颜色，而且粉色图案是蓝色和红色复合叠加的结果，证明了我们的方法除了可以得到红绿蓝单色图案，也可以得到其他复色图案。
对比例1
与实施例2的方法相同，不同之处在于采用的光敏交联分子为双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯甲酸基)，分子式为
双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯甲酸基)的具体合成过程如下：在装有8mL丙酮和10mL水的反应瓶中加入0.30g叠氮化钠和0.97g五氟苯甲酸甲酯，在搅拌下，加热回流反应8小时。反应结束后，将反应溶液降至室温，再加入10mL水，接着用10mL乙醚萃取，重复三次。萃取液用硫酸镁进行干燥，经过减压蒸馏除去乙醚溶剂，得到0.98g无色固体4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸甲酯。
量取0.8mL质量分数为20％的氢氧化钠水溶液，加入10mL甲醇和1mL水混合均匀后，加入0.59g合成的4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸甲酯。冰水浴中在搅拌下滴加2N浓盐酸并随时用pH试纸检测pH值，直到溶液pH<1，然后用10mL氯仿进行3次萃取。萃取液用硫酸镁进行干燥除水后旋蒸除去反应溶剂甲醇和萃取溶剂氯仿，得到0.53g的无色固体产物4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸。
氮气氛围下，在0.50g 4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸的10mL无水二氯甲烷溶液中加入66mg乙二醇和26mg 4-二甲氨基吡啶，搅拌下常温反应30分钟。然后，在反应体系中加入454mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，继续常温下搅拌过夜。加入10mL水后继续搅拌反应30分钟。随后，用10mL二氯甲烷对反应液进行萃取，重复三次，有机层继续用50mL水和50mL饱和食盐水进行洗涤后，分离出有机溶液并用硫酸镁进行干燥除水。最后用层析柱进行纯化(流动相为体积比为3:2的正己烷和乙酸乙酯溶剂)，旋蒸除去溶剂得到350mg白色固体双4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸乙二醇酯产率为70％，其1H，13F核磁谱详细信息如下：1H NMR(400MHz,CDCl3):δ4.68(s,4H)；19F NMR(377MHz,CDCl3):δ-150.81至-150.70,(m,4F),-138.27至-138.18(m,4F)。
采用对比例1的方法制备的量子点薄膜在洗脱后的照片见图12，光学显微镜照片见图13，从图12和13可见，量子点CdSe与双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯甲酸基)在365nm紫外光照后，无法看到图案，无法得到图案化的量子点薄膜。
对比例2
对比例2与实施例2的方法相同，不同之处在于紫外光的波长为254纳米，制得的量子点薄膜的荧光量子产率见表1。
对比例3
对比例3与实施例2的方法相同，不同之处在于紫外光的波长为254纳米，曝光剂量为50mJ/cm2，制得的量子点薄膜的荧光量子产率见表1。
表1
注：空白组为取35μL红色量子点甲苯溶液30mg/mL旋涂在硅基底上(1.25×1.25cm)，旋涂条件为3000rpm，30秒。
通过表1可知，对比例2和对比例3同实施例2相比，量子点薄膜的荧光量子产率严重下降，荧光量子产率下降原因可能是量子点表面原子发生氧化反应导致表面缺陷增加，捕获更多的光生电子或空穴，导致光生电子和空穴复合下降，从而引起荧光量子产率的降低，可见，365nm同254nm光照条件相比，能够显著提升量子点薄膜的荧光量子产率，实施例2中采用的曝光剂量100mJ/cm2，对比例3中采用的曝光剂量为50mJ/cm2，在365nm紫外光条件下，即使采用了高达一倍的曝光剂量，仍然获得了更高的荧光量子产率。
对比例4
对比例4与实施例2的方法相同，不同之处在于将曝光剂量降低至5mJ/cm2，洗脱后肉眼下观察无图案，光学显微镜照片见图14，没有找到图案，可见，在曝光剂量为5mJ/cm2，无法使量子点薄膜图案化。
对比例5
对比例5与实施例2的方法相同，不同之处在于将(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮分子浓度降低至为0.1mg/mL，也即量子点与光敏交联分子的质量比为100:0.3，洗脱后肉眼下观察无图案，光学显微镜照片见图15，没有找到图案。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将量子点分散在非极性溶剂中，加入光敏交联分子，制成薄膜，所述量子点的表面配体为油酸、油胺、十二烷基硫醇、十四烷基膦酸、三正辛基膦、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇或聚乙烯基吡咯烷酮，所述光敏交联分子为(3E,5E)-3,5-双(4-叠氮-2,3,5,6-四氟代苯亚甲基)-1-甲基哌啶-4-酮，分子式为
b、将所述步骤a中的薄膜在365nm紫外光照射下曝光，发生交联反应；
c、采用非极性溶剂洗脱除去未经紫外光照射曝光区域的量子点，得到图案化的量子点薄膜。
2.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述量子点与所述光敏交联分子的质量比为100:1-20。
3.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤b中，365nm紫外光的曝光剂量大于25mJ/cm2。
4.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述量子点为II-VI族量子点：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgSe、HgTe、HgS、HgxCd1-xTe、HgxCd1-xS、HgxCd1-xSe、HgxZn1-xTe、CdxZn1-xSe或CdxZn1-xS,其中0<x<1；或者，III-V族量子点：InP、InAs、InSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InSb、AlP、AlN或AlAs；或者，Ⅵ-VI族量子点：PbS、PbSe或PbTe；或者具备核壳结构的量子点：CdSe@ZnS、CdSe@CdS、InP@ZnS、CdTe@CdSe、CdSe@ZnTe、ZnTe@CdSe、ZnSe@CdS或Cd1-xZnxS@ZnS；或者CuInS2、CuInSe2、AgInS2。
5.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a和c中，所述非极性溶剂为甲苯、氯苯、正己烷、正辛烷、正庚烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿或四氢呋喃。
6.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，所述步骤a中，所述量子点分散在非极性溶剂中后，浓度为5-200mg/mL。
7.根据权利要求1所述的量子点薄膜的无光刻胶光致图案化方法，其特征在于，还包括步骤d，所述步骤c得到的图案化的量子点薄膜为第一层图案薄膜，在该第一层图案薄膜的基底上将第二层薄膜的量子点与光敏交联分子的混合溶液进行第二次成膜，对第二层薄膜进行365nm紫外曝光，再用非极性溶剂将未曝光区域进行洗脱，得到两种图案薄膜，根据需要重复该步骤，得到多层图案化的量子点薄膜。
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