近日，韩国釜山国立大学、韩国工业技术研究院等机构组成的联合研究团队在《Advanced Functional Materials》期刊上发表了一项重要成果，提出一种基于光交联聚合物共混物的量子点（QD）无损直接光刻技术。该技术通过将量子点与光交联空穴传输层（HTL）聚合物共混，在紫外光照射下形成稳定交联网络，不仅实现 10000 像素 / 英寸（ppi）的单色超高分辨率图案化，还能将量子点发光二极管（QD-LED）的外量子效率（EQE）提升1.7 倍，器件寿命延长 3 倍，有效解决传统光刻工艺中量子点降解、步骤复杂、兼容性差等难题，为 AR/VR、超高清显示等下一代显示技术的商业化突破提供关键支撑。

图1. 研究人员所开发QD-LED叠层和能级结构，及其性能曲线

在显示技术领域，量子点凭借窄光谱发射、高色纯度、溶液可加工性等优势，成为 QD-LED的核心材料。然而，实现高分辨率、全彩色量子点图案化一直是产业化的关键瓶颈。传统光刻技术虽能满足分辨率需求，但需通过配体交换改变量子点表面性质，易导致其光学性能降解；转移印刷等替代方案则存在吞吐量低、图案保真度差等问题，难以适配 AR/VR 所需的超高分辨率（通常要求超 1000ppi）。

此前，科研人员尝试开发无光刻胶（PR-free）直接光刻技术，例如通过紫外光直接交联量子点薄膜实现图案化，虽能达到 15000ppi 分辨率，但需大量电绝缘交联剂，会阻碍电荷传输，且紫外光直接照射会导致量子点光氧化，降低发光效率。此外，现有技术多局限于含镉量子点或钙钛矿量子点，对无镉量子点等新型材料兼容性差，难以实现全彩色、多材料体系的统一图案化。

图2. PVK-FPA交联反应及其产物性能曲线

此次研究提出的 “量子点 - 光交联聚合物共混” 策略，创新性地将量子点与聚（9 - 乙烯基咔唑）（PVK，一种空穴传输聚合物）、双（4 - 叠氮基 - 2,3,5,6 - 四氟苯甲酸酯）（FPA，光交联剂）混合形成复合薄膜。其核心原理是：紫外光（365nm）照射时，FPA 中的叠氮基团会与 PVK 发生交联反应，形成三维网络结构，将量子点包裹其中。未照射区域可通过溶剂清洗去除，从而实现高分辨率图案化，且无需改变量子点配体结构。

该技术的突出优势在于 “无损保护” 与 “功能增强” 的双重特性。一方面，交联后的 PVK 网络能隔绝氧气和紫外光，显著降低量子点降解 —— 实验显示，传统量子点薄膜经紫外照射后，光致发光量子产率（PLQY）会下降 17%，而共混薄膜仅下降 2%；对于无镉的铟磷（InP）量子点，共混方案也能将 PLQY 损失控制在 2.8% 以内，远低于传统工艺的 28%。另一方面，PVK 本身是优异的空穴传输材料，共混后可直接作为 QD-LED 的发光层（EML），省去单独制备空穴传输层的步骤，同时抑制电子过度注入，改善电荷平衡。

图3. QD-PVK混合薄膜性能曲线

研究团队通过系统实验验证了技术的性能突破。在分辨率方面，利用该工艺制备的红色CdSe/CdZnSe/ZnSeS 量子点图案，最小特征尺寸达 2μm，对应单色分辨率超 10000ppi；全彩色 RGB 图案分辨率超 1000ppi，且图案边缘光滑，均方根粗糙度（RMS）低至 0.426nm，满足高精度显示对像素均匀性的严苛要求。团队还在 4 英寸晶圆上实现大面积图案化，证明其工业化应用潜力。

在器件性能提升上，基于共混发光层的 QD-LED 表现亮眼。与传统 “空穴传输层 - 量子点层” 堆叠结构相比，共混结构通过 PVK 调控电荷传输：一方面增强空穴注入效率，另一方面抑制 ZnMgO 电子传输层的电子过度注入，减少非辐射俄歇复合。最终器件的最大 EQE 从 8.99% 提升至15.29%，在 10000cd/m² 初始亮度下，寿命（T70，亮度降至 70% 的时间）从 1.59 小时延长至 4.64 小时，按加速因子换算，在 100cd/m² 实用亮度下寿命可满足长期使用需求。

图4. 基于QD-PVK光交联混合薄膜的直接光微影图案化过程及样品示意图

更重要的是，该技术具备极强的通用性。研究团队成功将其应用于无镉 InP 量子点、银纳米晶体等多种材料，均实现高质量图案化，且光学性能损失极小。例如，InP 量子点共混薄膜经光刻后，PL 峰位（622nm）和半高全宽（17nm）基本保持不变，证明其无需针对不同量子点调整工艺，大幅降低多材料体系显示器件的制备复杂度。

从应用前景看，该技术完美适配下一代显示的核心需求。对于 AR/VR 设备，其 10000ppi 的单色分辨率可实现视网膜级显示效果，全彩色方案则能覆盖超广色域；在超高清电视领域，器件寿命和效率的提升可降低功耗，推动大尺寸 QD-LED 电视的成本下降。此外，该工艺步骤简单，可与现有溶液加工技术（如旋涂、喷墨打印）兼容，无需额外设备改造，具备快速产业化的基础。

釜山国立大学郑度勋（Do-Hoon Hwang）教授和卢正均（Jeongkyun Roh）教授指出，这项技术的关键在于打破 “高分辨率” 与 “高发光性能” 的权衡关系 —— 传统工艺为追求分辨率往往牺牲量子点性能，而共混交联策略通过材料设计实现了两者的协同优化。未来，团队计划进一步优化交联剂浓度和量子点分散性，目标是将分辨率提升至 20000ppi，并拓展至柔性基板，为可穿戴显示、透明显示等新兴领域提供技术支持。

业内专家评价，该成果不仅解决量子点图案化的长期技术瓶颈，还为功能材料与光刻工艺的融合提供新思路，有望推动 QD-LED 在高端显示、生物成像、光电子器件等领域的广泛应用，加速下一代显示技术的商业化进程。