把 OLED 直接“写”进芯片：光刻第一次延伸到发光材料
真空蒸镀和喷墨打印都做不出硅电路那种集成密度。苏黎世联邦理工团队合成出一类电致发光光刻胶，紫外和电子束都能图案化，临界尺寸 110 纳米，器件外量子效率超过 13%。
把光源和硅基 CMOS 电路做在同一片芯片上，是增强现实微显示、光计算、片上光互连共同的前置条件。无机 III-V 族发光器件在这条路上走了很久，卡在三件事上：晶格失配、需要高温外延、异质转移工艺的良率。像素尺寸缩到亚十微米以后，侧壁缺陷带来的效率滚降又补了一刀。
有机半导体本来是更好的选择。非晶发光层、低温加工、不需要晶格匹配，可以直接在 CMOS 晶圆的后道工艺上加工，而且效率不随器件尺寸下降。问题出在化学上。
图1：发光内核包在宿主壳层里，可交联基团隔离在最外围
卡了二十年的化学矛盾
标准光刻要用溶剂和显影液，而有机发光材料恰恰怕这些东西。所以现在的量产工艺走的是精细金属掩膜蒸镀或喷墨打印——它们的空间分辨率和套刻精度有本质限制，更要命的是和后续光刻流程天然解耦，没法跟上硅电路的集成密度。
“可以直接光刻图案化的有机发光层”这个想法在 2000 年代初就提出来了，当时用的是带氧杂环丁烷侧基的 π-共轭聚合物，靠酸催化交联成不溶网络。做出来的器件外量子效率通常低于 2%。原因有两层：早期荧光聚合物只利用单重态激子；发光单元和残留光产酸剂随机分布，制造出大量淬灭位点。
之后二十年，合成方法虽然把更先进的发光材料接进了聚合物链，性能始终没有突破。根源在于交联反应的无差别性：只要分子结构不做精确调控，光化学反应就会引入非辐射衰减通道或破坏电荷输运路径。
把发光分子封进三维宿主
团队的思路是把单个发光分子封装进三维宿主基质，从结构上屏蔽外围交联对激子的淬灭。具体做法是原子转移自由基聚合（ATRP），以热活化延迟荧光（TADF）分子为中心，长出多臂星形结构。
每条分子臂分成两个功能完全不同的嵌段：内侧是宿主壳层，负责激子限域和能量转移；末端外围带可交联基团，负责成型。交联被限制在分子边界，发光内核不参与化学反应。
引发位点的连接基团位置也影响很大。以绿色发光为例，邻位连接的 G-ortho-P 薄膜光致发光量子产率 74%、发射峰 505 nm，而对位连接的 G-para-P 降到 48%、发射峰 522 nm。邻位带来的位阻保护了 TADF 内核的反系间窜越过程。
一个反直觉的结果：接上可交联基团后，量子产率从 81% 掉到 40%；但紫外曝光交联之后，它反而小幅升到 44%。交联网络的刚性化抑制了非辐射衰减。这和传统体系里自由基反应带来严重淬灭形成对比。
图2：紫外光刻做器件，电子束光刻推到纳米尺度
做出来的东西
用紫外光刻图案化的多色 OLED，外量子效率超过 13%。团队还用三轮连续光刻循环做出了单片多色微像素阵列，验证了显影液正交兼容性——后一轮工艺不会破坏前一轮已经做好的图案。
把可交联基团换成电子束敏感的烯丙基之后，加工能力延伸到纳米尺度，做出了平均周期 110 纳米的高亮度发光图案，属于亚衍射极限的荧光纳米图案。
还有一个细节值得一提：ATRP 残留的溴端基会充当电荷陷阱。把这些端基脱掉活化之后，前驱聚合物器件的效率可以做到更高的水平。
这意味着什么
论文的说法是把摩尔定律延伸到有机光电子学。更实际的表述是：发光层终于可以和硅电路用同一套缩放节奏加工了。AR 微显示需要的像素密度、光计算需要的片上光源密度、高速光互连需要的收发阵列，都依赖这一步。
从材料角度看，这项工作展示的是一种通用策略——用可控自由基聚合把“功能性”和“可加工性”在分子尺度上分区。同样的思路未必只适用于发光材料。
来源
Lo, S.-W., Shivarudraiah, S.B., Lin, Z.-H. et al. Electroluminescent photoresists extending lithographic scaling to OLEDs. Nature (2026)（苏黎世联邦理工学院，通讯作者施智仁、鲍寅寅）
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