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背景介绍 可拉伸有机发光器件(OLED)具有可弯曲、折叠、卷曲、拉伸等多种功能,在消费电子和健康监测等领域展现出巨大的应用潜力。在实际应用中,可拉伸OLED需要在弯折和拉伸状态下保持稳定的发光性能。然而,目前可拉伸OLED的效率和稳定性仍然受制于可拉伸透明电极的性能。银网格透明电极因具有低成本、优异光电性能、机械柔韧性以及可大面积印刷制备等优点,在柔性光电子器件领域展现出巨大的应用潜力。然而,较厚的银网格不仅表面粗糙度大,而且机械稳定性差,影响柔性/可拉伸光电器件的效率和机械稳定性。因此,开发普适性工艺实现具有低粗糙度、优异光电性能和机械稳定性的银网格透明电极对研制高性能可拉伸OLED器件至关重要。 成果简介 作者采用直写印刷工艺制备超薄的银网格电极,通过印刷参数优化,实现了银网格形貌的精准调控,印刷出线宽~20 µm、厚度~100 nm的大面积银网格透明电极。同时采用嵌入式复合电极结构进一步提升电极的机械稳定性和降低表面粗糙度,研制的Em-Ag/PEDOT:PSS复合透明电极具有优异的光电性能(透射率~91%,方阻~12 Ω/sq)和低表面粗糙度(~0.9 nm),可在弯曲半径~25 µm下弯折。此外,该复合透明电极具有非常高的机械稳定性,在10万次连续弯折测试,以及在100%应变条件下3000次拉伸循环测试后依旧保持良好的光电性能。基于该复合透明电极,作者成功制备出可拉伸的白光OLED,器件的电流效率达到88.6 cd/A,在1000次弯曲循环后器件仍能保持~89%的亮度和~86%的电流效率,在50%拉伸应变下仍能维持~88%的初始亮度。更有趣的是,该直写印刷工艺可在任意表面(包括弯曲和粗糙表面)印刷导电墨水,实现了曲面OLED和透明OLED,具有多种场景的普适性应用。该研究成果为高性能金属网格透明电极及其可拉伸光电器件的发展提供了新的研究思路,并且该直写印刷工艺具有多种场景的普适性应用,有望应用于其他柔性电子器件。 图文导读 图1.银网电极的直写印刷制备过程,网格形貌以及电极实物图。 图2.印刷参数对银网格线宽和厚度的影响,直写印刷原理示意图,以及不同线宽银网格形貌。 图3.不同网格间距复合电极的光电性能,以及复合电极的弯折稳定性。 图4.可拉伸OLED器件性能和拉伸测试。 图5.直写印刷工艺的多场景应用。 作者简介 南京邮电大学张新稳课题组:张新稳,南京邮电大学柔性电子全国重点实验室教授、博士生导师,先后入选江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师。主要从事印刷与柔性有机半导体光电子器件方面的研究工作,近年来在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Small, Advanced Optical Materials, Nano Research等期刊发表学术论文80余篇,研究成果获2019年江苏省科学技术奖二等奖1项和2019年南京邮电大学科学技术一等奖1项。 文章信息
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