韩国首尔国立大学和德雷克塞尔大学的科学家们发表了使用单层2D碳化钛MXene作为柔性电极制备
高效有机二级发光管的报告。研究团队通过精确界面设计,历经材料合成到应用,成功研发出了MXene高效高柔性发光二极管(MX-LED)。
近几年,全球柔性显示器市场发展迅速。由于传统TCE中的氧化铟锡(ITO)是一种脆性材料,因此开发具有优异导电性能的柔性透明电极(TCE)是新一代显示器主要的研究课题之一。目前,人们已经尝试了石墨烯、导电聚合物和金属纳米线等多种材料,但导电性能不足、电极制造复杂等问题限制了材料的实际应用范围。
MXenes是2011年德雷塞尔大学发现的新二维材料,由数个原子层厚度的过渡金属碳化物或氮化物组成。它们表现出了类似金属的导电性,具有可调谐的表面和电子特性,拓宽了其技术应用领域。自被人类发现以来,它已被应用在金属离子电池、传感器、气体和电化学储存、能源设备、催化剂和医药等多个领域。
由于MXenes具有优异的柔韧性,在制作柔性电极方面表现出了巨大潜力。然而,由于传统的MXene膜在LED和太阳能电池中的功函和导电性能无法满足要求,而且暴露在酸性水基孔注入层(HIL)中会发生降解,因此MXene在光电器件柔性电极中的探索是最近才开始的。
由韩国首尔国立大学和德雷克塞尔大学的科学家们组成的国际团队,在Tae-Woo Lee和Yury Gogotsi的带领下,重点研究了溶液处理后的MXene薄膜的表面和界面调控,目的是建立一个理想的MXene/HIL系统。通过低温真空退火将MXene薄膜的表面调控为具备高功函,而HIL设计成pH值中性,使用酒精稀释,防止电极膜的表面氧化和降解。该研究团队提出的MXene/HIL系统通过形成近乎理想的欧姆接触,有效地将空穴注入到发射层,提升了器件的效率。
利用MXene/HIL系统,该团队制造出了超过100cd/A的高效绿色有机LED(OLED),与理论最大值非常吻合,与传统的ITO器件效率相当。塑料基板上的柔性MXene-LED表现出了出色的弯曲稳定性,而ITO-LED则无法承受弯曲应力。
这项研究发表在 Advanced Materials 杂志上。据称,这是最先展示使用单层2D碳化钛MXene作为柔性电极制备高效有机二级发光管的报告。报告指出,通过对MXene薄膜和以MXene电极制备的柔性有机二级发光管的研究表明,溶液处理的MXene TCE具有很强的应用潜力,可以利用低成本的溶液处理技术制造新一代光电器件。