表面化学稳定光刻技术实现高分辨率量子点电子与光电器件的突破

这篇研究开发了一种功能光刻胶(F-PR)，通过整合光活性化学物质、稳定剂和配体，解决了胶体量子点(QDs)和纳米晶(NCs)在光刻过程中的表面降解难题。该技术实现了4,200 PPI的高分辨率图案化，并成功制备出电子迁移率>1.1 cm2 V?1 s?1的n型薄膜晶体管(TFTs)、响应度3.98 A W?1的光电探测器，以及EQE达21.58%的量子点发光二极管(QLEDs)，为下一代光电器件发展提供了新范式。

　　

Highlight

功能光刻胶(F-PR)通过整合光活性化合物(PAC)、稳定剂和表面配体，突破了传统光刻技术对量子点(QDs)和纳米晶(NCs)的局限性。这种创新方法在保持材料本征性能的同时，实现了高达4,200 PPI的图案化分辨率。

Introduction of F-PR for QD/NC patterning via photolithography

本研究采用含重氮萘醌磺酸酯(DNQ)的光刻胶(GXR-601)作为基础配方。油酸(OA)钝化的QDs/NCs在非极性溶剂中表现稳定（图1a蓝色区域），但传统光刻胶中的极性溶剂会导致羧酸(COO^–)配体脱落。F-PR通过引入分子稳定剂，在曝光和显影过程中形成保护性配位层，有效抑制了QDs表面配体的解离。

Conclusion

F-PR技术通过协同光活性物质与稳定剂的作用，为低维材料的微纳加工开辟了新途径。实验证实该技术能完整保持材料的光学、化学和结构特性，其制备的n型薄膜晶体管(TFTs)电子迁移率突破1.1 cm² V^?1 s^?1，光电探测器响应度达3.98 A W^?1，可穿戴传感器的应变系数(G)为23.9±4.1，热阻系数(TCR)>1.0×10^?3 K^?1，QLEDs的外量子效率(EQE)高达21.5%，展现了在柔性电子和生物传感等领域的巨大应用潜力。