當(dāng)下隨信息技術(shù)、人工智能快速發(fā)展，可交互顯示形態(tài)加速升級(jí)。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等近眼顯示技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，為用戶提供全新的觀感和交互體驗(yàn)。而顯示設(shè)備也朝著微型化不斷發(fā)展。為保證單位視場(chǎng)角內(nèi)具有足夠像素密度，同時(shí)不損失發(fā)光效率。這對(duì)超高分辨率顯示提出新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)發(fā)光二極管（LED）在微納尺寸上面臨嚴(yán)重的側(cè)壁缺陷帶來(lái)的效率衰減，而量子點(diǎn)本身具有優(yōu)異的發(fā)光特性，且發(fā)光效率幾乎不受像素尺寸的影響，這為高性能超高分辨微顯示的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)。而實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)在微納尺度上的高精確組裝是打破分辨率極限，實(shí)現(xiàn)高性能超高分辨量子點(diǎn)發(fā)光二極管（HR-QLED）的關(guān)鍵。
基于以上研究背景，福州大學(xué)李福山團(tuán)隊(duì)提出并設(shè)計(jì)了一種新型量子點(diǎn)組裝模式，利用超薄的小分子黑色素（Nigrosin）表面微結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)量子點(diǎn)進(jìn)行選擇性組裝（SMA）。這種經(jīng)過特殊定制的黑色素表面具有獨(dú)特的表面特性，其與空穴傳輸層產(chǎn)生的表面能梯度使量子點(diǎn)溶液發(fā)生快速地定向自驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的圖案化。同時(shí)通過仿真分析模擬，進(jìn)一步優(yōu)化表面能梯度和驅(qū)動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)36599 像素密度（PPI）超高分辨像素陣列。同時(shí)利用SMA組裝與光交聯(lián)結(jié)合，成功制備了2540 PPI全彩發(fā)光陣列器件。量子點(diǎn)的選擇性組裝大大提高了圖像對(duì)比度，黑色素微結(jié)構(gòu)還有效阻擋了像素間漏電流，抑制了像素間發(fā)光串?dāng)_。此外，所制備的單色和全彩高分辨器件均表現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光性能，最大外量子效率分別達(dá)到18.74%和11.01%。是目前高分辨量子點(diǎn)發(fā)光器件最佳性能之一。
該組裝策略適配于納米顆粒的高精度組裝，過程簡(jiǎn)單，成本低廉，而且適用于大面積制備，為高性能微型顯示技術(shù)的發(fā)展提供新的思路。相關(guān)成果以“Ultrahigh-resolution full-color quantum dot LEDs based on region-selective interfacial self-assembly”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。
【結(jié)果】
圖 1 a，荷葉的自清潔形態(tài)及其表面微結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)。 b，量子點(diǎn)組裝示意圖。 c，闡明表面微結(jié)構(gòu)特性對(duì)分子組裝影響的示意圖。d, 表面微結(jié)構(gòu)組裝過程示意圖。
圖 2 a，量子點(diǎn)與不同微結(jié)構(gòu)界面的組裝原理示意圖；b，量子點(diǎn)溶液自驅(qū)動(dòng)過程模擬；c，驅(qū)動(dòng)時(shí)間與接觸角梯度的關(guān)系曲線；d，辛烷表面接觸角隨紫外線照射時(shí)間的變化，以及量子點(diǎn)在黑色素微結(jié)構(gòu)表面上單個(gè)像素的形態(tài)變化；e，量子點(diǎn)在黑色素/TFB 表面上的組裝形態(tài)隨量子點(diǎn)濃度的變化。
圖 3 a, 使用不同表面微結(jié)構(gòu)材料組裝的量子點(diǎn)陣列的光學(xué)照片。 b, 使用不同表面微結(jié)構(gòu)材料獲得微結(jié)構(gòu)形的原子力顯微鏡圖像和高度分布。c、量子點(diǎn)組裝前黑色素構(gòu)建的孔狀圖案的SEM圖像和量子點(diǎn)組裝后圓形圖案的熒光顯微照片。 d、量子點(diǎn)在黑色素微結(jié)構(gòu)表面組裝前后的熒光顯微照片。e，用不同材料構(gòu)建的表面微結(jié)構(gòu)組裝的量子點(diǎn)圖案的對(duì)比度。
圖 4 a：PDMS 印章的光學(xué)顯微鏡圖像；b-d：圖案周期分別為 4微米、2微米和700 納米的 PDMS 印章的掃描電鏡圖像；e-l：不同分辨率的紅色、綠色和藍(lán)色量子點(diǎn)陣列的熒光顯微鏡圖像。
圖 5 a：利用界面組裝和光交聯(lián)技術(shù)制備量子點(diǎn)全彩圖案的工藝流程。b：曝光清洗后有黑素微結(jié)構(gòu)和無(wú)黑素微結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)圖案的對(duì)比度差異。c-d，通過 SMA-光交聯(lián)制備的全彩發(fā)光陣列圖案的照片。e, 全彩子像素的放大圖像。
圖 6 a，高分辨率器件結(jié)構(gòu)示意圖和各層厚度。 b，高分辨率器件電致發(fā)光圖像，以及器件中的電荷傳輸示意圖。 c，器件能級(jí)示意圖（以紅色器件為例）。f-h，紅色、綠色和藍(lán)色高分辨率器件（8467 PPI）的外部量子效率-亮度-電流效率曲線。 i，全彩色器件的電致發(fā)光光譜。 j，全彩發(fā)光器件的電流密度和亮度曲線。k, 全彩發(fā)光器件的電流效率和 EQE 曲線。
【原文鏈接】
Chao Zhong, Kuibao Yu, Yuan Qie, Yongshen Yu, Yongyi Lu, Ge Deng, Tailiang Guo, Hailong Hu, and Fushan Li.Ultrahigh-resolution full-color quantum dot LEDs based on region-selective interfacial self-assembly. Advanced Functional Materials. 2025, 2510076.
https://doi.org/10.1002/adfm.202510076
（來(lái)源：光電未來(lái)）
