量子点发光二极管（QLED）凭借高显色指数和高的器件发光效率，不仅在印刷大尺寸显示方向具有重要商业前景。其超高的发光亮度还有望在近眼虚拟/增强现实（VR/AR）显示领域，替代OLED解决其亮度不足的短板。近眼显示像素尺寸要求小于5 um或更高分辨率, 采用光刻实现高分辨的量子点显示像素已成为行业研究的重要方向。但由于量子点发光效率及亮度对表面配体的状态极其敏感，采用传统光刻胶对量子点膜掩膜蚀刻其显影过程的弱碱性环境会严重破坏配体状态导致其PL效率大幅下降，且光刻胶残留及界面等问题也会进一步对其发光亮度与效率带来致命性影响；设计合成光敏型配体工作量巨大，性能难以预测。因此，开发一种简单通用的无损光刻材料体系实现QD高分辨图案，同时维持QLED高的电致发光效率和稳定性意义重大。
中国科学院苏州纳米所印刷电子团队苏文明研究员和易袁秋强博士长期聚焦于QLED显示小分子交联HTL材料及交联剂的开发，并取得了系列重要进展（ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14 (34), 39149-39158；Org. Electron. 2023, 119, 106816；Mater. Chem. Front., 2023,7, 6130-6140），用于印刷显示可获得~100%耐溶剂的空穴传输层（HTL），更高的热稳定性，与量子点更匹配的空穴注入能级等，在喷墨打印QLED效率方面曾多次刷新行业纪录。
近期，中国科学院苏州纳米所印刷电子团队进一步开发了多位点可交联的三齿交联剂X8和X9，两种分子结构具有不同空间位阻效应，均可以在温和条件下与TFB、及商业QD配体上的烷基链交联成键形成类似负胶的大分子，从而在纯有机溶剂的“显影液”中具有高的蚀刻选择比。实验表明，把三齿交联剂与QLED器件中的聚合物HTL和QD EML混合制备膜层，在光照条件下实现原位交联。具有更加柔性中间单元的X9，其交联效率更高，基于TFB:X9（质量比30:1）的红光QLEDs器件，****外部量子效率（EQE）、功率效率（PE）和电流效率（CE）分别高达22.45%、39.57 lm W-1和31.87 cd A-1。
利用原位交联产生的抗溶剂性，X9可以一步同时光刻制备像素图案化的HTL和QD EML，这种微量交联剂X9掺杂的聚合物TFB负胶或QD负胶均可无损光刻构筑各种图案，包括实现分辨率高达2 μm和4 μm的线条图形及高质量膜层。基于交联的TFB:X9和QDs:X9分别作为HTL和EML，还成功制备了3 mm3 mm的像素化QLED器件和双色（红色和绿色）QLED器件，且X9交联剂的引入及光刻过程未破坏HTL和EML薄膜的基本光电物理特性。
该成果以Nondestructive Direct Patterning of Both Hole Transport and Emissive Layers for Pixelated Quantum-Dot Light-Emitting Diodes为题发表于国际学术期刊ACS Nano （doi.org/10.1021/acsnano.4c03458），中国科学院苏州纳米所/冲绳科学技术大学院大学易袁秋强博士和纳米所联合培养硕士生苏富燕为共同第一作者，通讯作者为易袁秋强博士、苏文明研究员和冲绳科学技术大学院大学Christine K. Luscombe教授。该工作得到了得到了国家重点研发计划（2022YFB3606500)）、江苏省自然科学基金（BK20210125）及苏州市产业前瞻与关键核心技术（SYC2022146）等项目的资助。
图1. (a) 传统光刻技术和直接光刻技术；(b)经典QLED器件结构；(c) X8/X9直接光刻技术中的交联化学原理
图2. 基于TFB、TFB:X8、TFB:X9的QLED器件及器件性能
图 3. 图案化TFB 薄膜的制备流程示意图、光学与原子力显微镜图像、线条高度轮廓图
图4. (a-f) 图案化机制和步骤；图案化TFB 薄膜的制备流程示意图、光学与原子力显微镜图像、线条高度轮廓图；(g-j) 双色QD图案化制备流程、双色QLED器件性能
