摘要:

综述 ● 开放获取阅读更多

1.文章导读

量子点具有发光波长可调、发射光谱窄和发光效率高等优势，在高分辨率显示、柔性电子与传感等领域具有广泛应用前景。通过控制量子点的沉积与空间分布实现微纳图案化有助于满足器件像素化和集成需求。然而，在图案化过程中，光、热及化学作用可能损害其光电性能。因此，如何在保持材料性能的同时，实现高效和高精度量子点图案，仍是重要挑战。围绕上述问题，福州大学吴朝兴教授团队与汉阳大学Kim团队在《极端制造（英文）》（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM）发表了题为“Quantum dot micro/nano patterns: advanced manufacturing for controlled assembly”的综述文章。该文从驱动机制出发，系统梳理了光、电场、机械力、热效应和界面能驱动的量子点图案化技术，深入讨论了各类方法的组装原理、工艺优化策略及其对量子点性能的影响，并从分辨率、图案保真度、材料兼容性、材料利用率和制造效率等方面比较了不同技术的优势与局限。在此基础上，文章对量子点图案化技术的未来发展方向进行了展望，为面向材料特性与器件需求的工艺优化和技术发展提供参考。

2. 图文解析  

图1展示了量子点微纳图案化技术的整体框架，涵盖光、电场、机械力、热效应和界面能五类驱动机制及其代表性制造方法。本文围绕量子点的可控组装，系统梳理了光刻、常规喷墨与电流体喷墨打印、电泳与介电泳沉积、转移印刷、卷对卷纳米压印、激光直写以及模板辅助和润湿性引导组装等技术，重点讨论不同驱动力下的图案形成原理与工艺调控策略，并分析其对图案精度、完整性及量子点光电性能的影响。

围绕图案精度与量子点性能，文章总结了光驱动图案化中的结构保护、溶剂兼容性优化与配体化学调控策略，重点讨论如何减少加工损伤。对于量子点沉积与转移的过程，进一步梳理电场驱动下的量子点配体与墨水调控、喷嘴及电场设计以改善喷射稳定性，以及机械力驱动下的成膜调控、界面黏附优化和多层转移策略，提高量子点沉积质量与图案完整性，并介绍卷对卷纳米压印在连续化制造中的进展。针对局域加工与量子点原位生成，文章归纳了热效应驱动下的热敏配体设计、激光参数优化及基质选择策略，讨论加工精度与材料稳定性的协调。此外，在量子点自组装过程中，总结界面能驱动下的模板结构设计、表面润湿性调控与蒸发过程控制，分析这些策略对沉积位置和图案形貌的影响。

图1 基于不同驱动机制的量子点图案化技术

文章进一步比较了不同驱动机制下各类图案化技术的优势与局限，结合量子点损伤因素、可实现的分辨率、图案厚度及应用领域，归纳各类方法的主要特点。同时，图2从分辨率、均匀性、多色图案化、图案保真度、材料兼容性与利用率、产能、可扩展性、环境友好性和经济性等多方面进行概括分析，帮助读者理解不同技术在图案质量、材料适配和制造能力方面的差异，为根据材料特性与应用需求选择合适的图案化工艺提供参考。

图2 不同量子点图案化技术的综合比较
3. 总结与展望  

量子点图案化技术的发展需要兼顾图案精度、器件性能与制造效率。图3从精密制造、三维拓展、驱动机制多样化、智能制造、产业化生态与商业化应用六个方面对量子点图案化技术进行展望，强调在不同工序中协同多种驱动机制，拓展三维有序结构与新型组装方法，并引入人工智能辅助材料设计、缺陷检测和工艺优化。同时，加强材料、工艺与系统之间的协同，完善质量控制和可靠性评价体系，结合高分辨率显示、可穿戴电子及柔性传感等应用需求，推动量子点图案化技术向规模化制造与实际应用发展。

图3 量子点图案化技术的展望