Nano Select:基于金属纳米结构的柔性透明电极在电子器件中的应用

柔性透明电极在有机发光二极管、超级电容器和有机太阳能电池等柔性电子器件的发展中起着至关重要的作用。然而,柔性电子设备的性能仍远低于刚性电子设备,这主要是由于难以得到同时具有优异机械性能、低电阻、高透明性和光滑表面等特性的柔性透明电极。随着纳米材料和纳米技术的发展,基于金属纳米结构的柔性透明电极在过去几十年中取得了长足的进步:电极面电阻已经降低到10 Ω/sq以下,同时其在可见光区的透过率也保持在90%以上,机械性能也有所提升。因此,基于上述电极所制备的柔性电子器件的性能也得到了提升。

近期,来自苏州大学的李耀文教授对基于金属纳米线、超薄金属、金属网格等柔性透明电极进行了总结。在文章中,他们首先讨论了如何优化以及精确调控超薄金属膜生长;其次,他们对基于金属纳米线的柔性透明电极最新进展及其在柔性电子器件中的应用进行了归纳总结;接着,他们又针对金属网格以及图案化超薄金属薄膜的近期研究成果进行了调研分析;最后,他们简单介绍了金属纳米粒子在柔性电极中的应用。结果表明,基于金属纳米结构的柔性透明电极已经在高性能柔性电子器件中显示出了巨大的潜力。

与此同时,作者也对基于金属纳米结构电极的开发所需要克服得挑战提出了自己的看法:首先,金属纳米材料的环境稳定性和分散性需要进一步提升来满足溶液加工法大规模制备的要求;其次,需要开发低成本、纳米结构易控、可大规模生产的新型金属材料;第三,需要探索在近红外波长下具有高透过率的金属纳米结构电极;最后,应逐步建立柔性电极的机械弯曲测试标准,以准确评估其弯曲性能,例如,当柔性有机太阳能应用于可穿戴能源时,至少应在弯曲半径为4 mm时,弯曲5000个周期后仍能保持原有效率的90%。作者希望,这篇综述能够有助于研究人员在柔性电极方面找到更新更好的方向,从而推进商业化柔性光电器件的发展进程。

相关综述文章发表在Nano Select(DOI: 10.1002/nano.202000006)上,本文第一作者是苏州大学的许桂英博士,通讯作者是李耀文教授。