二維MXene作為新一代顯示器的電極材料

2020-12-06 騰訊網

美國和韓國的研究人員報導了第一種高效柔性發光二極體，它採用二維碳化鈦MXene作為柔性透明電極。這些基於氙的發光二極體(MX-LED)從材料的合成到應用都是通過精確的界面工程實現的，具有很高的效率和靈活性。

近年來，柔性顯示器發展迅速，全球柔性顯示器市場迅速擴大。開發具有優異柔韌性和導電性的柔性透明導電電極(TCEs)是下一代顯示器的關鍵要求之一，因為傳統的透明導電電極銦錫氧化物(ITO)很脆。石墨烯、導電聚合物和金屬納米線等多種材料已經被提出，但其導電性不足、工作功能低和電極製作複雜限制了其實際應用。

一種新的二維材料

磁氙是2011年在德雷克塞爾大學發現的一種新型的二維材料，由少量原子厚的過渡金屬碳化物或氮化物層組成。它們表現出了金屬樣導電性、可調表面和電子特性等令人印象深刻的特性，為各種技術領域提供了新的可能性。自從它們被發現以來，它們的應用已經在許多領域得到了探索，如金屬離子電池、傳感器、氣體和電化學存儲、能源設備、催化劑和醫藥。MXenes由於其優越的柔韌性而顯示出作為柔性電極的潛力。然而，由於傳統的MXene薄膜不能滿足led和太陽能電池的工作功能和電導率的要求，並且暴露在酸性水基孔注入層(HIL)中會降解，因此對光電器件柔性電極中MXenes的研究是最近才開始的。

MXene適用於靈活的LED應用

由來自首爾國立大學和德雷塞爾大學的國際科學家團隊，由Tae-Woo Lee和Yury Gogotsi領導，重點研究了溶液處理MXene薄膜的表面和界面調製，以形成理想的MXene/HIL體系。他們通過低溫真空退火使MXene膜的表面具有高工作功能(WF)， HIL被設計為ph中性，並被酒精稀釋，防止有害的表面氧化和降解電極膜。該小組提出的MXene/HIL系統通過形成一個接近理想的歐姆接觸，有效地向發射層注入空穴，從而提高了器件效率。

利用MXene/HIL系統，該團隊製作了超過100 cd/A的高效綠色有機發光二極體(OLEDs)，這與理論最大值很好地吻合，與傳統的it基器件相當。最後，塑料基板上的柔性MXene-LEDs表現出出色的彎曲穩定性，而ITO-LEDs無法承受彎曲應力。這是第一個證明使用單層二維碳化鈦MXene作為柔性電極的高效oled的報告。

這項研究發表在著名期刊《先進材料》上。作者進一步解釋:「結果界面工程MXene電影和MXene使用電極靈活有機發光二極體顯示的強大潛力solution-processed MXene TCE用於新一代光電設備,可以使用一個低成本製造solution-processing技術」。

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