有机集成电路由于其低功耗、高生物相容性和良好的可拉伸性等优点，成为一种符合当前时代发展需求新型电路。与硅基集成电路一样，有机集成电路的性能也受到器件密度的显著影响，精准的图案化处理，可以有效地减小器件间的串扰和寄生电容。传统的光刻技术步骤繁琐，其中一些操作步骤容易对有机分子造成不可逆的损伤，这限制了高性能有机集成电路的制取。相比之下，直接光刻技术操作简便，仅需3步，是有机集成电路图案化最理想的选择之一。其中，直接光刻中所使用的光交联剂在显影后会保留在半导体层中，这一特性使之在实现器件图案化的同时，还可以对器件的其他性能进行原位调控，为有机电子的多功能集成提供了新的策略。
本文首先梳理了用于有机半导体材料的图案化技术的发展现状，分析并比较了直接光刻技术在有机聚合物图案化方面的优势。如图1所示，相比传统光刻的复杂工序和激光直写光刻的昂贵仪器，直接光刻技术仅需一个紫外光源和3步操作流程就能实现对聚合物半导体的精确图案化，且光交联剂会保留在薄膜之中，对有机半导体的多性能产生影响。通过光交联剂分子的结构设计，可以实现对有机半导体的性能的精准调控。
随后，依据常见交联剂的光活性基团的交联机制不同（图2），文章进行了系统性的分类总结。通过结构解耦策略，将光交联剂分子拆解为中心核、连接链段和光活性基团三大功能模块，阐释了各模块的构效关系与设计准则。这种分析方式有助于揭示其构效机制并推动新型高性能光交联剂的开发应用。
文章分类总结并分析了直接光刻技术中光交联剂在实现精准图案化的同时对薄膜有机半导体的不同性能的协同调控（图3）。
拉伸性能：在有机半导体中，优异的电荷传输和良好的拉伸性通常难以同时兼顾。光交联剂的引入能在不破坏半导体的共轭结构的前提下形成稳固的化学键，并调控半导体的结晶和聚集行为，这有助于在不引起电荷传输性能的下降的同时提高薄膜的拉伸性。光交联策略为本征拉伸性能较差的材料带来了新的发展机遇，有效降低了开发成本并使其能满足柔性显示屏幕、植入式医疗器件、真空高压等特殊环境下的应用需求，确保器件在一定形变时仍正常运行。
稳定性：实现有机电子器件的高稳定性是有机半导体产业化过程中面临的重大挑战。影响有机半导体器件稳定性的关键因素包括工作过程中的材料扩散、水和氧对载流子的猝灭以及光和热引起的结构降解。光交联剂可以抑制有机材料的扩散和结晶，交联后致密的薄膜也能减少水和氧气的进入，大大提高了材料在运行中的稳定性，交联后薄膜的耐溶剂性也有助于构建复杂的多层器件结构，PG电子平台 PG电子网站为制造结构更复杂，稳定需求更高的物联网传感器中的微型电路铺平道路，实现长期稳定运行地在各种环境下对数据进行采集处理。
载流子迁移率和电导率：电子和空穴传输特性是评估有机电子器件性能的关键参数。载流子迁移率受多种因素影响，包括晶体堆积距离、晶体尺寸、取向和薄膜的表面形态等。但是这些因素在常规的器件制备条件下可能并非处于最优情况。光交联剂的引入提供了调节这些因素的机会。通过形成化学键和调整分子间作用力来调节半导体的晶体堆积，使其更加有序，能有效的增强载流子传输能力，进而提高电导率。这对于提高实际应用中的信号处理和响应速度具有关键作用。为开发高级应用（包括神经形态设备和电子皮肤）提供了更多可能。
介电性能：在一些有机半导体器件中，为实现低功耗和高稳定性，介电层通常需要高介电常数和出色的绝缘性能。光交联剂与绝缘聚合物混合交联后，能形成更致密、无缺陷的薄膜，有效防止电荷在栅极和有机半导体之间流动，降低损耗因子，增强薄膜的绝缘性能。此外，还能通过引入特定官能团增强界面极化，提高介电常数。这些特性在有机薄膜电容器等器件中至关重要，有助于提升器件的能量存储和转换效率。在微型化电子器件、新型储能设备等领域展现出广阔的应用前景。
直接光刻技术作为一种高度适合于有机电子学图像化的技术已经成为了研究的热点领域并取得了许多进展。用于直接光刻的光交联剂已经发展出各种新型分子结构，朝着对半导体多功能协同提升的方向发展。另一方面，当前直接光刻技术的分辨率大多仅处于亚微米级别。例如，鲍哲南团队实现了器件密度约为 42,000 个晶体管/cm3的全聚合物弹性晶体管阵列（Science2021,373, 88.）；魏大程团队借助直接光刻制造出密度高达 1.1×10⁵ 个晶体管/ cm3的有机薄膜晶体管阵列，以及拥有2700 万个互连像素的大规模集成芯片（Sci. Adv.2021,7, abg0659.Nat. Nanotechnol.2024,19, 1323）。尽管如此，该技术仍需进一步提升分辨率，向纳米级别迈进。通过探索新的高活性光响应基团和3D多臂交联剂结构，并开发更温和且适合直接光刻曝光和显影方法，可以用较低的交联剂含量和暴露剂量实现有效的交联，有助于实现更高分辨率的图案化。随着光交联剂的不断发展，也将拓展直接光刻技术在柔性电子领域，生物医学，人工智能与神经形态学，能源领域等领域的应用。
