Quantum dot-based light-emitting diodes have made remarkable progress and have garnered significant attention as next-generation light-emitting devices. However, quantum dot-based light-emitting diodes face limitations in resolution due to the absence of a suitable patterning technology. In this study, we introduce a direct optical lithography technique for indium phosphide core/shell QDs using ligand pair treatment and a photoacid generator. Direct optical lithography relies on the localized generation of hydrochloric acid in the area illuminated by ultraviolet light using a high-absorption photosensitizer, 2-(4-Methoxystyryl)-4,6-bis-1,3,5-triazine (MBT), at I-line (365 nm). This hydrochloric acid induces ligand exchange, replacing the original oleate ligands on the quantum dot surface and reducing solubility in nonpolar solvents, allowing quantum dot patterns to remain on the substrate even after the develop process. However, ligand exchange with hydrochloric acid can lead to a reduction in photoluminescence quantum yield (PLQY) in indium phosphide core/shell QDs. In this study, we recover the PLQY of quantum dot patterns by utilizing the ligand pair treatment. In conclusion, we achieve a 1 μm resolution pattern, resulting in a high PLQY (~67% compared to the PLQY of pristine InP core/shell QDs).
양자점 기반 발광다이오드는 눈부신 발전을 이루며 차세대 발광소자로서 많은 주목을 받고 있다. 하지만 양자점 기반 발광다이오드의 경우 적합한 패터닝 기술의 부재로 인해 해상도가 떨어진다는 한계가 존재한다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 리간드 쌍 치료법과 광산발생기를 활용한 인듐-포스파이드 코어/쉘 양자점의 직접광학패터닝 기술을 소개한다. 광산발생기 기반의 직접광학패터닝은 자외선이 조사된 영역에 2-(4-Methoxystyryl)-4,6-bis-1,3,5-triazine (MBT)가 국부적으로 염산을 발생시켜 기존 리간드인 올렐산과 양자점 표면에서 치환을 유도하고 무극성 용매에 대한 용해도를 떨어뜨려 현상 공정 이후에도 기판에 남아서 양자점 패턴을 형성하는 기술이다. 최종적으로, 우리는 1 μm 수준의 미세 선폭을 가지며, 패터닝 공정 이전의 양자점 대비 67% 수준의 높은 발광효율을 가지는 양자점 미세 패턴을 구현할 수 있었다.
