有機發光二極體（OLED）因其優異的顯示性能，已廣泛應用於大面積顯示器。然而，要將OLED微縮至奈米尺度（小於發光波長的繞射極限）仍相當困難，主要原因是有機材料與傳統微影技術的相容性有限。傳統OLED的製造，很依賴精密金屬遮罩進行有機半導體圖案化（在材料上製造出奈米級的小發光點），但遮罩厚度限制了圖案精細度，無法製作小於10微米的結構。雖然已有研究透過絕緣光阻來製作次微米OLED像素，但這些方法未能真正圖案化發光層，且缺乏可規模化生產的能力，更無法實現像素間的電性隔離（防止電流亂跑亂漏）。若能開發出可直接圖案化有機發光層的奈米製程，不僅能實現超高像素密度（超過10萬ppi）的顯示器，更能打造電致發光超穎表面（Metasurface），進而調控光的方向性和偏振，這對可見光通訊、雷射和高解析度顯示等新興技術相當重要。

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊，成功開發出可規模化製造奈米OLED的方法。他們使用奈米模板蝕刻和微影技術，直接在奈米尺度圖案化有機半導體。該方法的核心是使用厚度僅30至50奈米的氮化矽（SiN_x）薄膜作為奈米模板，薄膜上的奈米孔洞可作為蝕刻和蒸鍍的遮罩。製程中，奈米模板緊貼導電玻璃表面，透過奈米孔洞進行氧電漿蝕刻以移除絕緣層，接著蒸鍍電洞傳輸層和發光層，最後沉積電子傳輸層和陰極。這種製程實現了單像素圖案化和電性隔離，有效抑制漏電流，大幅提升元件性能。研究團隊成功製造出像素密度達10萬ppi、週期性為250奈米、最小像素尺寸約100奈米的奈米OLED，並展示了包含超過145萬個像素的發光表面，平均外部量子效率達13.1%。研究團隊還展示了如何利用規律排列的奈米發光陣列來控制光的行為：當這些小發光點同時發光時，它們發出的光波會互相干涉，使得光只往特定方向發射，並且可以控制光的偏振方向，達成超穎表面的特性。