Advanced Materials: 可拉伸电致发光器件的材料与结构

近日,加州大学洛杉矶分校裴启兵教授软材料课题组从结构和材料的角度出发,详细介绍了可拉伸电致发光器件的工作原理和发展进程。

图片1、可拉伸电致发光器件的发展的时间线。

文章开头部分描述了目前普遍被用于可拉伸电致发光器件的器件种类的工作原理,例如有机、无机和量子点发光二极管,发光电化学电池,以及交流电致发光器件

图片2、器件结构 a) 有机发光二极管;c) 发光电化学电池;以及e) 交流电致发光器件。能级图b) 有机发光二极管;d) 发光电化学电池;以及f) 交流电致发光器件。

作者将可拉伸电致发光器件分为结构达成和材料达成两种,分别介绍了他们的所需材料和制备过程。对于结构型可拉伸电致发光器件, 作者详述了三种通过结构上的设计(岛桥结构、挫曲结构、纺织结构)而达到可拉伸目的器件的设计原理和发展过程。

图片3、由岛桥结构实现的结构型可拉伸电致发光器件

图片4、由挫曲结构实现的结构可拉伸电致发光器件

图片5、由纺织结构实现的结构可拉伸电致发光器件

接着,作者着重描述了关于制备材料达成可拉伸电致发光器件(本征可拉伸电致发光器件)所需要的特殊可拉伸电极和发光层。其中,本征可拉伸透明电极的制备大致分为三种:离子传导透明电极、贴服于弹性高分子材料表面的透明传导薄层、以及镶嵌于弹性高分子材料表面的透明传导层。这些电极在不同类型的本征可拉伸电致发光器件中得到了应用。

图片 6、三种典型可拉伸透明传导电极制作过程的说明。a) 离子传导透明电极;b)贴服于弹性高分子材料表面的透明传导薄层;c) 镶嵌于弹性高分子材料表面的透明传导层。

图片 7、可拉伸的离子传导透明电极在本征可拉伸交流电致发光器件中的应用

图片 8、可拉伸的贴服于弹性高分子材料表面的透明传导薄层在本征可拉伸电致发光器件中的应用

图片 9、可拉伸的镶嵌于弹性高分子材料表面的透明传导层在本征可拉伸电致发光器件中的应用

可拉伸发光层大致可分为三类:本征可拉伸发光高分子,混有添加剂的发光高分子,以及氧化锌与高弹体复合材料。其中,本征可拉伸发光高分子应用较少,在发光层中加入小分子或者高分子添加剂可有效提高可拉伸性能,而氧化锌与高弹体复合材料主要应用于可拉伸交流电致发光器件中。

图片 10、混有添加剂的共轭发光聚合物在可拉伸聚合物发光二极管和发光电化学电池中的应用

图片 11、氧化锌与高弹体复合材料在可拉伸交流电致发光器件中的应用

在文章结尾,作者认为关于可拉伸电致发光器件的研究对人们的生产生活都有着重大的意义。在将来,关于此类器件研制过程中所遇到的种种困难会被逐一克服,高电学性能、高机械性能和高稳定性的可拉伸电致发光器件将会被研制出来为人类重大福音。

Structures and Materials in Stretchable Electroluminescent Devices

Hexing Yin, Yuan Zhu, Kareem Youssef, Zhibin Yu, Qibing Pei*

Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.202106184

原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202106184