研究背景
光刻技术作为现代微电子工业的基石，在高集成度、高精度电子器件的大规模生产中具有不可替代的优势。然而，传统光刻工艺中使用的溶剂会使有机薄膜溶胀甚至溶解，导致器件性能严重下降。因此，有机材料与传统光刻工艺不兼容，严重制约了有机电子及柔性电子的集成与产业化进程。
创新点
东北师范大学汤庆鑫团队提出了一种通用且无损的超薄正交双保护层光刻方法（DPL-photolithography），实现了有机薄膜的高精度、无损光刻图案化。该方法通过引入抗溶剂保护层与抗水保护层，有效屏蔽了有机材料在光刻过程中遭受的溶剂侵蚀。抗溶剂保护层能够阻挡光刻胶涂布、去胶等步骤中有机溶剂对下方有机薄膜的破坏。抗水保护层则防止水基显影液和定影液对水溶性抗溶剂层的侧向侵蚀，从而确保有机图案的高精度转移。该团队进一步系统评估了多种共轭与非共轭聚合物作为抗水层的性能。结果表明，共轭聚合物即使在几十纳米的超薄厚度下，仍能有效延缓水分子的扩散，并实现100%的光刻图案良品率。为验证该现象，研究采用有限元模拟分析了水分子在不同类型保护层中的扩散行为。结果显示，共轭聚合物对水分子的阻滞能力约为非共轭聚合物的十倍，从理论上进一步支持了实验结论。基于此方法，成功实现了兼具超高器件密度（5,120,000个晶体管/cm2），优异电学性能（迁移率2.6 cm2V-1s-1）、卓越稳定性（连续开关10,000次或对折100,000次电学性能不变）的共形有机晶体管阵列。
文章解析
图1. 一种微光刻有机材料的通用策略。
图2. 共轭聚合物的防水机制。
图3：有机导体的无损光刻图案化。
图4：有机半导体/绝缘层的无损光刻图案化。
图5：全光刻柔性OTFT阵列。
图6：机械和操作稳定性。
图7：亚微米有机电路及有源显示驱动应用。
读后感：
作者展示了一种简单且强大的双保护层光刻策略，采用共轭聚合物作为抗水层，为有机材料的无损光刻建立了超薄双重保护系统。该策略兼具以下特性：亚微米级图案精度（0.5 µm）、适用于所有有机材料的普适性、保护层材料与厚度选择的高度自由度，以及100%的光刻图案良率。基于此制备的全光刻柔性有机薄膜晶体管阵列，器件密度达5,120,000个晶体管/cm2，同时保持接近1 cm2V-1s-1的迁移率，两项指标均显著超越此前所有报道的全光刻柔性OTFT。这项工作为制造超集成、高迁移率的柔性有机晶体管阵列提供了通用平台，最大限度地发挥了光刻技术和有机材料的独特优势，从而为柔性/弹性有机器件迈向商业化铺平了道路。
参考文献：
