Нові фоторезисти дали змогу створити OLED-візерунки розміром до 110 нм

Дослідники розробили електролюмінесцентні фоторезисти для OLED, які можна безпосередньо структурувати методами фотолітографії. Як повідомляє Nature, матеріали дали змогу виготовити багатоколірні масиви OLED-мікропікселів через три послідовні цикли фотолітографії, а за використання електронного променя — отримати світні структури з критичним розміром до 110 нанометрів.

Захист випромінювального ядра

Основою розробки стали багаторукавні зіркоподібні полімери, синтезовані методом радикальної полімеризації з переносом атома. У центрі кожного такого полімеру розміщено один випромінювач із термічно активованою затриманою флуоресценцією. Його оточує внутрішня оболонка з матеріалу-господаря, а на периферії містяться ділянки, здатні до зшивання під дією ультрафіолету або електронного променя.

Така будова має локалізувати реакції зшивання на межах полімеру й уберігати випромінювальне ядро від хімічних та електронних збурень. Автори використали центральні випромінювачі червоного, зеленого й синього кольорів. Отримані матеріали забезпечили фотолюмінесценцію майже в усьому видимому діапазоні.

Ефективність і фотолітографія

Після ультрафіолетового структурування OLED на основі цих фоторезистів досягли зовнішньої квантової ефективності 13,3%. Це істотно вище за ранні електролюмінесцентні фоторезисти, для яких типові значення цього показника були нижчими за 2%.

Для УФ-фотолітографії до полімерної периферії додавали метакрилатні групи з коричними фрагментами, а для електронно-променевого структурування — групи на основі алілу та гідроксіетилметакрилату. Дослідники зазначають, що після УФ-зшивання квантова ефективність фотолюмінесценції не знижувалася: у дослідженому зеленому матеріалі вона навіть зросла з 40% до 44%.

Інтеграція з кремнієвою електронікою

Органічні напівпровідники можуть оброблятися за низьких температур і без вимог до узгодження кристалічних ґраток, що робить їх придатними для виготовлення поверх CMOS-пластин на завершальних етапах виробництва. Водночас звичайні органічні шари погано витримують розчинники й проявники стандартної фотолітографії, а методи випаровування через тонкі металеві маски та струменевого друку обмежені роздільною здатністю й точністю суміщення шарів. Нова архітектура фоторезистів спрямована на подолання цих обмежень для багатоколірних OLED.