来自韩国汉阳大学、延世大学和西江大学的研究团队开发了一种新型硅氧烷集成的小分子空穴传输材料与光刻工艺相结合的技术方案，成功解决了高分辨率OLED显示器中的像素串扰问题。相关研究成果已发表在《自然 电子学》期刊。
研究背景及问题
随着虚拟现实（VR）和增强现实（AR）设备的快速发展，对微型高精度显示器的需求速度日益迫切。由于OLED显示屏具有响应快、刷新高、自发光等优势，被认为是下一代微型显示器的理想候选技术。
然而，在实现超高像素密度（>3000 ppi）时，传统的OLED像素设计面临严重的串扰问题，尤其是由于共享空穴传输层（HTL）引发的像素间电荷泄漏，进一步导致显示器的色彩失真和画质下降。虽然增加HTL厚度或降低掺杂浓度等方法能够在一定程度上缓解串扰现象，但这些方法通常会显著提高驱动电压，从而限制了显示性能的进一步提升。为此，研究团队提出了一种通过对HTL进行像素化微图案化的新方法，从根本上抑制像素串扰问题，并显著改善器件性能。
研究方法
1.材料设计与制备
通过共价键合的方式，将偶联（Si-O-Si）结构引入到小分子有机半导体材料（QUPD）中，研究偶联集成的空穴传输层（SI-HTL）。这种设计利用了偶联网络的化学和物理鲁棒性，使得SI-HTL能够耐受光刻和干法刻蚀工艺，同时保持小分子材料优异的继电器传输特性。
2.图案化与刻蚀工艺
SI-HTL可通过传统的光刻和反应离子刻蚀(RIE)实现高分辨率微图案化。在RIE刻蚀过程中,集成的硅氧烷网络会在刻蚀沟槽侧壁形成不易挥发的SixOy刻蚀抑制剂。这种刻蚀抑制剂可以有效降低横向化学刻蚀速率,使垂直方向的离子轰击刻蚀占主导,从而实现各向异性刻蚀轮廓。
3.器件制备与性能测试
在OLED器件中，研究团队采用ITO作为阳极，PEDOT:PSS作为空穴注入层，SI-HTL作为空穴传输层，CBP:Ir(ppy)₃作为发光层，TPBi作为电子传输层，并通过蒸镀技术形成阴极（LiF/Al）。不同浓度（4 mol%、8 mol%、16 mol%）的SI-HTL被集成到OLED器件中，评估其对光电传输和光电性能的影响。
4.像素串扰抑制效果评估
为评估SI-HTL微图案化对像素串扰的抑制效果，研究团队设计了不同像素间距(5 μm、10 μm、15 μm、20 μm)的测试器件，对比研究了未图案化的HTL和微图案化SI-HTL两种结构。
关键发现
1.SI-HTL的微图案化能力
SI-HTL通过光刻和RIE工艺实现了超高分辨率（10062 ppi）的微图案化，解决了远超当前其他小分子有机半导体的图案化技术（如模板生长、妊娠打印和金属掩膜等）。微图案化后的SI-HTL具有极高的图案结构，线宽变化（LWV）和粗糙度其边缘度（LER）较传统HTL显著降低。
2.电荷传输增强与能级优化
SI-HTL在保持优异的缺陷传递特性的同时，通过调整网络的浓度优化了能级结构，特别是空穴传递层（HOMO能级）与发光层（EML）之间的能级匹配。采用4 mol%官能团交联剂的SI-HTL器件表现出了最佳性能，其外量子效率（EQE）达到了6.9%，高于传统HTL的5.7%。
3.串扰抑制效果显著
在所有像素间距条件下（例如5 μm、10 μm、15 μm等），微图案化SI-HTL器件展现出显著的串扰抑制效果。以5 μm像素间距的器件为例，使用未图案化的HTL结构时，相邻非激活像素的相对发光强度约为激活像素的80%，表现出明显的串扰效应。而采用微图案化SI-HTL结构后，相邻像素的相对发光强度降至约20%，证实了SI-HTL微图案化在抑制像素串扰方面的显著效果。
（来源：甬江视界）
