一种基于激光诱导等离子体刻蚀的钙钛矿图案化方法

本发明涉及一种基于激光诱导等离子体刻蚀的钙钛矿图案化方法，属于钙钛矿。

背景技术：

1、钙钛矿量子点是近年来大放异彩的半导体材料，以其高量子产率、可调带隙、宽色域、高纯度等优势活跃在超清显示和高端照明领域。随着钙钛矿材料在显示研究中的快速发展，人们对显示器件的要求和期待也越来越高，为了优化显示设备中钙钛矿材料的微观结构加工，图案化技术是核心步骤之一。

2、在过去的几年中，相对成熟的量子点图案化方法有譬如喷墨打印、微转印、掩膜技术、纳米压印和激光直写等。他们实现了高精度和高效率的图案化技术，并且已经成功应用于led显示的色转换层和微型激光器的研究当中。但由于这些技术大部分依赖模板和高精度硬件，比如喷墨打印技术可实现直接编程图案化，但喷嘴造价昂贵且容易阻塞损坏；纳米压印能做出高精度图案，但依赖高更换频率的模板耗材，操作需直接接触压印胶且易污染；再到最新的激光直写钙钛矿图案化技术，它是无掩模板并且可编程的，图案分辨率较高且操作简单，然而，该技术由于激光直接作用于钙钛矿可能会导致钙钛矿的相变和性能降低。每种方法都有各自的短板和应用壁垒，因此，开发新的量子点图案化技术是拓宽钙钛矿应用领域的重要一步。

技术实现思路

1、本发明意在提出一种钙钛矿量子点图案化方法，该方法可以将量子点储存在基底表面之下，便于封装保护，以拓宽钙钛矿材料的使用范围。

2、一种基于激光诱导等离子体刻蚀的钙钛矿图案化方法，具体过程主要分为四个步骤：

3、步骤1：于二氧化硅基底上制作含氟聚合物的约束层；

4、步骤2：激光诱导干法刻蚀对约束层和二氧化硅基底进行图案化；

5、步骤3：用钙钛矿量子点填涂上述图案化样品；

6、步骤4：剥离约束层，完成钙钛矿图案化。

7、较佳的，步骤1中，将含氟聚合物溶液涂覆在洁净的二氧化硅基底上，干燥后得到含氟聚合物的约束层，其中，约束层厚度为0.1～0.5mm，干燥温度不大于90℃。

8、具体的，含氟聚合物采用pvdf，含氟聚合物溶液的溶剂采用dmf，含氟聚合物与溶剂的比为1.6g：10ml。

9、较佳的，步骤2中，激光诱导干法刻蚀对约束层和二氧化硅基底进行图案化，具体过程如下：将金属靶材和覆盖有约束层的二氧化硅基底依次摆放至三维电动位移台上，其中，金属靶材与约束层紧贴；根据所需图案进行激光诱导干法刻蚀，其中，激光能量为50～200μj，频率为20～100hz，标刻次数5次以上，标刻速度0.1mm/s，金属靶材分别采用锌、钼、钛。

10、较佳的，步骤3中，用钙钛矿量子点填涂所述图案化样品，具体操作如下：将钙钛矿量子点溶液均匀滴在图案化样品的约束层一面，旋涂后静置，其中，旋涂速率为1000～3000rad，时间60s以上，静置24小时以上。

11、较佳的，步骤4中，剥离约束层后用正己烷擦拭图案周围。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

13、(1)能够将钙钛矿量子点储存在基底表面1μm以下，有望应用于显示和加密等领域。

14、(2)本发明创新提出的图案化方法不与激光直接接触，避免了激光直射钙钛矿导致的钙钛矿寿命缩短，发光效率降低等问题。

15、(3)本发明创造使用的设备便宜，搭建的光路简单易懂。

16、(4)本发明创造可以根据工作需求，制作所需图案，无需模板。

17、(5)本发明创造的拓展性强，1)约束层薄膜的拓展，可以根据实验更改约束层参数或替换约束层材料；2)更高的分辨率，通过对激光参数，激光路径等实验部分的调整制作出分辨率更高的图案；3)金属靶材的拓展，运用更多的金属靶材，对比刻蚀效果，找出最佳应用。

18、(6)本发明创造提出的图案化方法方便大面积制造，便于生产。

技术特征：

1.一种基于激光诱导等离子体刻蚀的钙钛矿图案化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，将含氟聚合物溶液涂覆在洁净的二氧化硅基底上，干燥后得到含氟聚合物的约束层，其中，约束层厚度为0.1~0.5 mm，干燥温度不大于90℃。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，含氟聚合物采用pvdf，含氟聚合物溶液的溶剂采用dmf，含氟聚合物与溶剂的比为1.6g：10ml。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，激光诱导干法刻蚀对约束层和二氧化硅基底进行图案化，具体过程如下：将金属靶材和覆盖有约束层的二氧化硅基底依次摆放至三维电动位移台上，其中，金属靶材与约束层紧贴；根据所需图案进行激光诱导干法刻蚀，其中，激光能量为50~200µj，频率为20~100hz，标刻次数5次以上，标刻速度0.1mm/s，金属靶材分别采用锌、钼、钛。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，用钙钛矿量子点填涂所述图案化样品，具体操作如下：将钙钛矿量子点溶液均匀滴在图案化样品的约束层一面，旋涂后静置，其中，旋涂速率为1000~3000rad，时间60s以上，静置24小时以上。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，剥离约束层后用正己烷擦拭图案周围。

技术总结本发明公开了一种基于激光诱导等离子体刻蚀的钙钛矿图案化方法，其步骤为：于二氧化硅基底上制作含氟聚合物的约束层；激光诱导干法刻蚀对约束层和二氧化硅基底进行图案化；用钙钛矿量子点填涂上述图案化样品；剥离约束层，完成钙钛矿图案化。本发明用激光诱导等离子体刻蚀的方法实现钙钛矿图案化显示，操作简便，成本较低，能够有效提高钙钛矿的稳定性和寿命，并且可以调控图案，封装保存。技术研发人员：陈军,陈子毅,马腾,李振华,曾海波,相恒阳受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12