1 华中科技大学 武汉光电国家研究中心， 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 集成电路学院， 湖北 武汉 430074
3 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院， 浙江 杭州 310024
4 中国科学院 上海光学精密机械研究所， 强场激光物理国家重点实验室， 上海 201800
热蒸发法是实现钙钛矿发光二极管商业化显示应用的可靠技术。然而，热蒸发沉积的钙钛矿薄膜的PLQY经常较低，并且钝化手段不如溶液法丰富。本文报道了一种通过原位共蒸技术将钝化剂引入钙钛矿层的方法，这种方法能够钝化真空沉积钙钛矿中的缺陷，增强辐射复合，并提高钙钛矿的PLQY。氧膦基团与不饱和位点形成配位络合，钝化了钙钛矿的晶界缺陷，并抑制了带尾态缺陷。基于最佳比例的钙钛矿薄膜所制备的LED器件表现出最大6.3%的EQE，最大亮度为35 642 cd/m2。更进一步地，基于全真空的器件制备工艺，获得了最大EQE为5.0%的312 ppi高分辨率PeLEDs。总之，本文为热蒸发PeLEDs的缺陷钝化提供了有用的指导，证明热蒸发PeLEDs在效率和亮度提升方面具有巨大潜力，并具备商业化前景。
钙钛矿发光二极管 热蒸发 缺陷钝化 像素化 perovskite light-emitting diodes thermal evaporation defect passivation patterning
1 福州大学光电显示技术研究所，福建 福州 350108
2 福建省光电信息科技创新实验室，福建 福州 350108
由于量子点优异的材料特性，包括可调的能带间隙、高量子产率、高稳定性和可低成本地溶液加工等，其在显示领域引发了浓厚的兴趣和研究热潮。近年来，随着全世界对高质量显示的需求日益增长，特别是随着虚拟/增强现实（VR/AR）等近眼显示技术的兴起，对高亮度、高分辨率、高效率以及低功耗的显示技术提出了更高的要求。本文全面探讨了高分辨率量子点图案化技术，深入解析它们的工艺流程，并详细阐述它们在量子点显示器件中的各种应用。此外，还概述了高分辨率量子点图案化技术在实际应用中所面临的主要挑战。我们认为，要将高分辨率量子点图案化技术真正地应用到实际设备中，必须全面考虑各种因素，不仅包括从图案化技术出发，同时还涉及到从材料选择和器件结构设计等多个角度的深入思考和策划。本综述可为高分辨率量子点图案化技术行业的发展和研究提供有价值的参考。
显示技术 量子点 高分辨率 图案化技术
1 华南理工大学 半导体显示与光通信器件研发国家地方联合工程研究中心，广东 广州 510641
2 佛山市国星光电股份有限公司 广东省半导体微显示企业重点实验室，广东 佛山 528000
3 深圳TCL新技术有限公司 研发中心，广东 深圳 518052
量子点（Quantum Dot，QD）作为一种新型发光材料，具有发光光谱窄、激发光谱宽、量子产率高及可溶液制备等优点，其制成的发光二极管（Light-emitting diode，LED）器件通过色转换过程可实现红、蓝及绿波段较窄的发射半波峰（<20 nm），色域范围超过120% NTSC，被视为下一代最有潜力的显示技术之一。然而，量子点材料的发光不稳定性、低出光效率与全彩化技术难题严重限制了量子点材料在高性能显示设备方面的应用。如何解决这些难题，实现稳定高效的量子点全彩化新型显示仍需进一步探索。本文总结了国内外对量子点材料改性、量子点材料封装方法、量子点涂层出光增强策略以及量子点图案化显示应用4个方面的研究进展，为进一步提升量子点LED显示技术提供有价值的参考。
量子点 LED 显示技术 图案化 quantum dots LED display technology patterning
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electrical and Computer Engineering, Auburn University, Auburn, AL 36849, United States of America
2 Department of Mechanical and Material Engineering, Auburn University, Auburn, AL 36849, United States of America
Recently, there has been substantial interest in the large-scale synthesis of hierarchically architectured transition metal dichalcogenides and designing electrodes for energy conversion and storage applications such as electrocatalysis, rechargeable batteries, and supercapacitors. Here we report a novel hybrid laser-assisted micro/nanopatterning and sulfurization method for rapid manufacturing of hierarchically architectured molybdenum disulfide (MoS2) layers directly on molybdenum sheets. This laser surface structuring not only provides the ability to design specific micro/nanostructured patterns but also significantly enhances the crystal growth kinetics. Micro and nanoscale characterization methods are employed to study the morphological, structural, and atomistic characteristics of the formed crystals at various laser processing and crystal growth conditions. To compare the performance characteristics of the laser-structured and unstructured samples, Li-ion battery cells are fabricated and their energy storage capacity is measured. The hierarchically architectured MoS2 crystals show higher performance with specific capacities of about 10 mAh cm-2, at a current rate of 0.1 mA cm-2. This rapid laser patterning and growth of 2D materials directly on conductive sheets may enable the future large-scale and roll-to-roll manufacturing of energy and sensing devices.
2D materials laser manufacturing laser patterning energy applications Li-ion battery International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(4): 045102
中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川 广汉618307
从超疏水理论出发，基于三种典型的基本润湿性模型揭示了材料表面粗糙度与固液接触面积对于制备超疏水表面的重要性。在此基础上，综述了直接激光写入（DLW）、直接激光干涉图案化（DLIP）以及激光诱导周期性表面结构（LIPSS）方法各自的优缺点。其中：DLW方法利用高能激光束对材料表面进行烧蚀，具备较高的自由度，能在各种材料表面构建任意三维结构，但其表面加工精度较差，难以建立多层次结构；DLIP方法利用多个相干激光形成的干涉图案对材料表面进行有选择的去除，能形成更精细的周期性三维微纳米分级结构；LIPSS方法可在材料表面获得大量空间周期在数百纳米的波纹结构，但加工时间较长。最后，从制备参数、表面结构形貌以及疏水性能等方面对不同的超疏水表面制造方法进行了归纳，并对其研究现状及发展方向进行了分析和探讨。
激光技术 超疏水 激光结构化 直接激光写入 直接激光干涉图案化 激光诱导周期性表面结构 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1900008
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology (FORTH), N. Plastira 100, Vassilika Vouton, Heraklion 70013, Greece
2 Department of Physics, University of Crete, Heraklion 71003, Greece
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We present a novel approach for tailoring the laser induced surface topography upon femtosecond (fs) pulsed laser irradiation. The method employs spatially controlled double fs laser pulses to actively regulate the hydrodynamic microfluidic motion of the melted layer that gives rise to the structures formation. The pulse train used, in particular, consists of a previously unexplored spatiotemporal intensity combination including one pulse with Gaussian and another with periodically modulated intensity distribution created by Direct Laser Interference Patterning (DLIP). The interpulse delay is appropriately chosen to reveal the contribution of the microfluidic melt flow, while it is found that the sequence of the Gaussian and DLIP pulses remarkably influences the surface profile attained. Results also demonstrate that both the spatial intensity of the double pulse and the effective number of pulses per irradiation spot can further be modulated to control the formation of complex surface morphologies. The underlying physical processes behind the complex patterns’ generation were interpreted in terms of a multiscale model combining electron excitation with melt hydrodynamics. We believe that this work can constitute a significant step forward towards producing laser induced surface structures on demand by tailoring the melt microfluidic phenomena.
laser-matter interaction direct laser interference patterning surface functionalization laser micro/nano fabrication Opto-Electronic Advances
2022, 5(3): 210052
1 西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院，陕西 西安 710049
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
3 陕西省信息光子技术重点实验室，陕西 西安 710049
4 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049
随着科技的发展，柔性电子器件在医疗健康、柔性机器人以及人机交互领域中的应用越来越广泛。柔性电子器件的关键在于柔性电极材料，传统柔性电极材料如结构化的金属薄膜、金属纳米颗粒/线以及导电聚合物等存在高延展性与高导电性无法同时满足的问题。镓基液态金属作为一种室温下呈现液态的金属材料，具备金属高导电性的同时也具有无限延展性，是一种理想的柔性电极材料，是近年来的研究热点。对液态金属进行图案化处理是制备液态金属基柔性电子器件的必要环节。重点介绍了以浸润性调控的方法实现液态金属图案化的工艺。激光作为一种精密加工方式，被常用来制备各种功能表面，同时也是调控液体浸润性的主要手段之一。结合激光的高精密加工能力与液态金属优异的电学性能，能够实现高分辨率、多功能以及高集成度的液态金属电子器件制备。综述了近年来国内外在激光制备液态金属柔性电子器件方面的主要工作，并展望了未来激光制备高性能液态金属电子器件的前景。
激光技术 液态金属 激光 浸润性 图案化 柔性电子器件 中国激光
2022, 49(10): 1002505
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 江苏 南京 210023
聚合物分散液晶(PDLC)在投影显示和智能窗户等领域具有广泛的应用, 将器件实现图案化和柔性化能够进一步拓展其应用场景。本文提出了一种采用单步紫外曝光的方式制备图案化的PDLC柔性智能窗户。采用PET-ITO作为柔性基板制备液晶盒, 并于器件上表面放置一层有特定紫外衰减率的图案化掩膜板进行紫外固化, 线宽为120 μm的图案能够清晰分辨。本文对图案化器件的不同区域的电光特性进行了研究, 实验结果表明: 采用高紫外光固化区域的PDLC具有较高的阈值电压和饱和电压。高紫外固化区域和低紫外固化区域上升时间分别为4.1 ms和15.4 ms, 下降时间分别为14.1 ms和33.7 ms, 满足智能窗户应用需求。通过施加不同的外加电场, 该图案化智能窗户能够呈现全散射态、全透明态和图案化透明展示态3种模式。最后本文展示了器件处于平面状态和弯曲状态下施加不同驱动电压时该柔性智能窗户的展示效果。本研究表明采用上述单步紫外曝光方式制备的图案化PDLC柔性器件具有工艺简单、成本低、精度高等优势, 有利于其在定制化图案的柔性智能窗户领域的广泛应用。
聚合物分散液晶 智能窗户 图案化 柔性 polymer dispersed liquid crystal smart window patterning flexible
1 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191
2 清华大学机械工程学院摩擦学国家重点实验室，北京 100084
集成电路(IC)芯片封装中小尺寸、细节距焊点采用的传统锡基钎料在服役过程中存在桥接、电迁移、金属间化合物等问题，在大电流、大功率密度的应用中受到限制。采用脉冲激光沉积 (PLD)技术，在覆铜陶瓷 (DBC) 基板上图形化沉积了多孔微米银焊点，用于替代传统的钎料凸点，并将其应用于Si芯片与DBC基板的连接。结果表明：采用不锈钢作为掩模，可沉积出500 μm及300 μm特征尺寸的疏松多孔银焊点阵列，银焊点呈圆台形貌；在250 ℃温度、2 MPa压力下热压烧结10 min，Si芯片与DBC基板连接良好，连接后的银焊点边缘的孔隙率为42%左右，银焊点中心区域的孔隙率为22%; 500 μm和300 μm特征尺寸的银焊点的连接接头的剪切强度分别为14 MPa和12 MPa；接头断裂主要发生在银焊点与芯片或DBC基板的连接界面处。
激光技术 脉冲激光沉积 图形化连接 多孔微米银焊点 热压烧结 剪切强度
