纳米线复合电极的光耦合调控及高效柔性白光有机发光器件应用

柔性有机发光二极管(OLED)由于轻质、机械可弯折性、低能耗等方面的迷人特性,已经成为柔性显示和照明领域的热点。为了获取适合实际应用的高性能柔性OLED,急需解决两种重要限制因素。一个因素涉及传统的氧化铟锡(ITO)电极。因为ITO具有天然脆性,无法作为透明电极应用于需要反复弯折场景应用的柔性OLED产品。另一个因素涉及传统的OLED器件结构,由于器件内部各层之间折射率失配大,引起全反射等多种模式光学损失,导致传统结构OLED外量子效率仅为20%-30%,极大限制了OLED技术的应用。因此,如何有效实现光耦合调控与柔性透明电极的协同为实现高效柔性OLED提供了潜在的解决方案。

苏州大学功能纳米与软物质研究院唐建新教授课题组提出一种简洁而有效的方法来实现基于银纳米线的复合电极,并成功应用于柔性白光OLED。利用银纳米线网格所具有的良好的导电性、透光性、耐弯折性,结合溶胶-凝胶衍生的氧化锌修饰层,有效降低了银纳米线网格表面粗糙度,并抑制了纳米线连接处的焦耳热,提高了电极的热稳定性。另外,一个关键点是将准周期亚波长纳米结构引入氧化锌表面,抑制了OLED器件的波导模式光学损耗,显著提升了光耦合提取效率。通过在基底外表面引入纳米图案化氧化锌层,可有效释放全反射引起的基板模式光学限制。在双面准周期结构的协同作用下,柔性白光OLED的外量子效率达到61.7%,功率效率达到126.6 lm/W。此外,所提出的复合电极结构在反复弯曲下具有良好的耐弯折性,基于该复合电极的柔性OLED展现出高水平的机械弹性。在半径为3mm的3000次弯曲循环后仍然保持其初始效率的80%。这些特性表明,基于该方法的柔性OLED为未来全彩显示和固态照明的柔性技术提供了巨大的优势。研究者相信,此项研究将会为柔性OLED在可穿戴式设备以及智能家居方面的应用提供一种新的思路。相关论文在线发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201900985)上。