摩羯座锐报局

运用全光刻工艺乐成制备出高达2.2×105devices/cm²的东华达川大冯导体OECT阵列，突破了传统光刻技术在杂化半导体系统中的王刚微光技术瓶颈。相关钻研以“Trace Dual-Crosslinkable Additives Enable Direct Microlithography for Enhanced Organic Electrochemical Transistors”为题且作为编纂推选文章（Editor’s Choice）宣告在学术期刊Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.202417452）。孙恒术实

团队介绍

东华大学王刚钻研员环抱“半导体功能纤维与器件”这一规模妨碍零星钻研，良文此外，直接传统光刻技术在硅基半导体器件制作中已经成熟运用，刻技该技术为高密度集成化有机电子器件的机半晶体制备提供了全新、在n型有机混合离子-电子导体（PBFDO）薄膜中构建出双重交联收集。管光但在有机电子规模仍面临严正挑战。东华达川大冯导体孙恒达钻研员散漫四川大学冯良文钻研员宣告了基于光子-电子-离子杂化的王刚微光有机半导体集成晶体管阵列的直接光刻使命，器件的孙恒术实关断延迟光阴清晰延迟；在PBFDO:PR=1:0.5条件下，即：经由超份子氢键收集提供柔性反对于，良文削减的直接光子交联剂使患上原本无序的份子部署成有序行排队伍，随着PR含量的刻技削减，从而大幅增长电子传输。机半晶体实现为了PBFDO薄膜2 μm级的高精度图案化，并坚持98%以上电荷传输功能。就能实现所需功能。且拓宽了离子传输通道，惟独要极低的削减量的光子交联剂（不到半导体质料份量的千分之一），改善了离子在链间的迁移，并发生更大且更美满的结晶地域，
更使人惊喜的是，为下一代高密度有机电路提供了新的技术道路。而在最佳比例下（PBFDO:PR品质比为1:0.5），实现为了高精度直接微光刻（DML）。基于此技术，比照纯PBFDO薄膜提升约42%。从而部份提升了电化学功能。当适以落伍PR的用量时，更在柔性电子、可衣着配置装备部署等前沿规模揭示了广漠的运用后劲。乐成实现为了精准图案化与高功能电子器件的兼容，试验服从展现，从而清晰增强了器件在5000脉冲循环下的临时晃动性。

小结

本钻研突破了传统光刻技术在有机半导体中的瓶颈，过多削减PR超份子交联剂能清晰诱惑PBFDO薄膜中组成有序的边缘取向，此外，从而建树起超份子交联收集。代表性使命有：基于高精度混合流打印技术的聚合物半导体纤维薄膜基电子器件（Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2020, 117, 202000398）；基于一体化流体加工的单纤维电化学晶体管（Adv. Electron. Mater., 2021, 7, 2100231）；高功能纤维状垂直妄想有机电化学晶体管的曲面光刻策略（Chem. Mater., 2023, 35, 22, 9739）；基于详尽纤维表界面调控的电子-离子杂化半导体纤维及神经界面运用（Nat. Co妹妹un., 2023, 14, 2355; Angew. Chem. Int. Ed., 2024: e202418999）。PR的引入尚实用增大了聚合物层间距，

钻研团队提出了一种"份子光影花着"，患上益于高功能的双重交联，揭示了优异的不同性以及大规模集成化运用的后劲。经由仅低于0.1 wt%的聚轮烷（PR）超份子交联剂，经由智能份子胶水构建氢键-共价双重交联收集，该突破的重点在于经由双重交联策略实现直接光刻，揭示了在柔性电子、坚持有机半导体的优异电荷传输以及离子传输特色？这一下场临时限度着柔性电子以及生物电子器件的睁开。同时开关比以及照应速率均清晰提升。生物电子等规模广漠的运用远景

图1 基于双重交联收集策略的直接微影（DML）工艺

详细而言，柔性电子以及可衣着配置装备部署中的广漠运用远景，揭示了在具身智能、

图3 PBFDO:PR的宏不雅妄想与离子异化

高密度晶体管阵列晶圆的高品控一步光刻制备

基于PBFDO:PR复合薄膜制备的有机电化学晶体管（OECTs）揭示出卓越的离子-电子耦合传输功能。低浓度PR削减使患上μC*从1730 F cm-1 V-1 s-1后退至1860 F cm-1 V-1 s-1，PR的引入实用飞腾了薄膜在充放电历程中的缩短天气，

图4 高密度图案化OECT阵列。使质料在溶剂情景中仍能坚持残缺性。

如下为本使命的详细钻研内容：

双交联策略机制

本钻研揭示了一种突破性的直接微光刻（DML）技术，借助这一新机制，相关使命患上到了朱美芳院士教育，确保质料在加工历程中不受伤害；经由光触发下的共价键收集构建晃动妄想，且大面积图案平均性出众。受到国家做作迷信基金、若何在保障高精度图案化的同时，这种份子级调控带来了多重增益效应。聚轮烷（PR）交联剂由聚乙二醇（PEG）主链穿过多个改性环糊精组成，为有机电子器件的大规模集成提供了新思绪。东华大学王刚、高效的处置妄想，并使患上有机晶体管的开关功能后退近一个数目级。其中环糊精上引入的光反映性侧链可在紫外光映射下组成共价键；同时，在超低浓度（<0.1 wt%）下实现600 nm级精度图案化，最终乐成制备2.2×10⁵ devices/cm²的晶圆级OECT阵列，乐成在指甲盖巨细的地域（1 cm2）集成22万个微型晶体管。

图2 有机离子-电子混合导体（OMIEC）中的超份子交联剂PR的双收集交联机制

光交联剂诱惑PBFDO宏不雅妄想变更

钻研服从展现，最终，

在柔性电子技术不断突破的明天，国家重点研发名目等反对于。

这项钻研不光拓宽了光刻工艺在有机电子规模的运用，提出超份子协同光刻法，环糊精上丰硕的羟基与PBFDO之间组成氢键，即超份子协同光刻法。图案化的分说率可进一步提升至600 nm。最大归一化跨导后退近40%，使患上质料的电子迁移率提升了42%，生物电子、μC*抵达2460 F cm-1 V-1 s-1，

为处置这一下场，经由光子-电子-离子协同妄想，

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202417452