《Synthetic Metals》:Investigation of the Optoelectronic Properties and Mechanical Durability of MoO?/Al/Ag/MoO? Transparent Electrode Structures for Flexible Deep-Red OLED Applications
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•铝种子层能够实现超薄银膜的均匀且连续的生长。•优化的MoO?/Al/Ag/MoO?电极实现了49.7 × 10?? Ω?1的填充因子(FOM)。•透明电极在经过1000次弯曲循环后仍表现出优异的耐用性。•柔性深红色OLED显示出更高的效率和稳定的性能。引言透明导电电极(TCEs
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铝种子层能够实现超薄银膜的均匀且连续的生长。
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优化的MoO?/Al/Ag/MoO?电极实现了49.7 × 10?? Ω?1的填充因子(FOM)。
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透明电极在经过1000次弯曲循环后仍表现出优异的耐用性。
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柔性深红色OLED显示出更高的效率和稳定的性能。
引言
透明导电电极(TCEs)是柔性光电器件中的关键组成部分。氧化铟锡(ITO)因其高透明度和低 sheet 电阻而成为最广泛使用的透明电极;然而,其固有的易碎性、对铟的依赖性以及有限的应变耐受性限制了其在可机械变形器件中的应用[1], [2], [3], [4], [5], [6]。相比之下,超薄金属电极以及氧化物/金属/氧化物(OMO)或介电/金属/介电(DMD)多层结构可以在保持优异的光学和电学性能的同时提供更好的延展性和机械可靠性[6], [7]。
在DMD结构中,MoO?/Ag/MoO?电极具有吸引力,因为MoO?具有高透明度、适合空穴注入的深功函数,并且在与超薄银结合时能够控制光学干涉[8], [9], [10], [11], [12]。然而,在非常薄的厚度上形成连续的银层仍然具有挑战性。直接沉积在氧化物表面的银通常会遵循Volmer–Weber岛屿生长模式,这会增加渗透厚度、提高sheet电阻并增强光学散射[13], [14]。文献表明,MoO?/Ag/MoO?电极通常需要大约11–12纳米的银层厚度才能达到稳定的渗透[15], [16]。
一种克服这一限制的实际策略是在氧化物和银之间引入一层超薄的润湿层或种子层。这样的种子层可以调节底层表面的能级,提高银生长的均匀性,促进岛屿间的融合,并减少实现电导所需的银层最小厚度[17], [18]。然而,关于铝诱导的表面能改变如何影响PET基底上的银形态、光电性能和弯曲耐用性的厚度分辨机制研究仍然有限。
在这里,我们报道了在PET基底上制备的通过铝种子层介导的MoO?/Ag/MoO?透明电极。通过改变铝种子层的厚度(从0到1.0纳米),我们研究了接触角对应的表面能、原子力显微镜/扫描电子显微镜(AFM/SEM)观察到的形态、sheet电阻、光学透射率以及弯曲可靠性。然后将优化后的电极集成到柔性深红色OLED中,以评估其在器件层面的适用性。这些结果为减少银的渗透厚度并提高柔性长波长OLED透明电极的机械耐用性提供了一个简单的途径。
章节摘录
实验步骤
所有材料均为商业购买,纯度高于99.9%。透明导电薄膜是在PET基底上制备的。在DMD电极中,使用六价钼氧化物(MoO?)作为介电层,银(Ag)作为导电金属层。对于OLED的制备,使用了N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)和tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine(TCTA)作为空穴传输层,4,4′-Bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl(CBP)作为主体材料
透明导电薄膜的光电特性
制备了PET/MoO?(10纳米)/Al(x纳米)/Ag(8纳米)/MoO?(10纳米)透明导电薄膜,以评估铝种子层厚度的影响,其中x分别为0、0.6、0.8和1.0纳米。相应的结构如图1所示。由于银的沉积速率显著影响渗透行为和表面形态,在整个研究过程中,银的沉积速率保持在0.2到0.4纳米/秒之间[17]。
图2总结了所制备电极的电学和光学特性
结论
通过室温热蒸发在PET基底上成功制备了超薄的铝种子层介导的MoO?/Ag/MoO?透明导电薄膜。引入亚纳米级的铝种子层有效地改变了底层MoO?层的表面特性,从而改善了银的润湿行为,促进了更均匀、更连续、更致密的超薄银膜的形成。
改进的银形态在提高
未引用的参考文献
[19], [20], [21], [22], [23], [24]
CRediT作者贡献声明
Sheng-Yuan Chu:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿。 Po-Ching Kao:指导。 Cheng-Yen Chuang:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,数据管理,概念化。 Jhih-Yu Ke:撰写 – 原稿,数据管理。 Bishal Paul:撰写 – 原稿。 Sih-Han Ji:撰写 – 审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系,以及数据可用性声明。
Cheng-Yen Chuang|Jhih-Yu Ke|Bishal Paul|Sih-Han Ji|Sheng-Yuan Chu|Po-Ching Kao