面向可穿戴设备的纺织物基底柔性和可拉伸有机电致发光器件研究

With the rapid development of wearable electronic devices, textile-based flexible and stretchable organic light-emitting devices (OLEDs) have been a hot area of research gradually. Their properties of surviving bending, folding, twisting and even stretching make them able to adapt to body structural and morphological changes and integrate with clothing. However, the reported textile-based OLEDs have problems of few types of used textiles, poor flexibility and lack of stretchability, which make them difficult to meet diverse application requirements. This project focuses on fabricating highly efficient, flexible and stretchable textile-based OLEDs. To cure the above problems, we propose a solution to increase the diversity of textile and the flexibility of OLEDs by using ultrathin polymer film as surface planarization layer for various kinds of textile. At the same time, stretchable textile-based OLEDs will be achieved with stretchable buckling structures by combining the ultrathin polymer film with elastic textile. We hope that this research can promote the further development of wearable electronics.

随着可穿戴电子设备的快速发展，基于纺织物的柔性和可拉伸有机电致发光器件（Organic Light-Emitting Devices，OLEDs）由于具有可弯曲、折叠、扭曲甚至拉伸等特性，能更好地适应人体结构和形态变化，且可以与服装集成，逐渐成为研究热点。但是当前已报道的纺织物衬底OLEDs存在着纺织物种类稀少、器件柔性差，且缺乏可拉伸性的问题，难以满足多种多样的应用需求。本项目聚焦于制备纺织物衬底的高效率、高度柔性和可拉伸OLEDs。针对以上问题，提出利用超薄柔性聚合物薄膜对纺织物表面进行平滑修饰的解决方案，提高纺织物衬底的选择多样性和OLEDs的柔性，同时，通过将超薄柔性聚合物薄膜与弹性纺织物结合形成可拉伸褶皱结构，制备具有拉伸性的纺织物基底OLEDs。希望通过这项研究工作，能够推动可穿戴电子设备的进一步发展。

随着可穿戴电子设备的快速发展，柔性电子器件逐渐成为研究热点。与传统刚性电子器件比较，柔性电子器件具有能够弯曲、折叠乃至拉伸等特性，进而在与人体或者服装结合后，能够适应其形状变化并保持器件性能。柔性和可拉伸有机电致发光器件（OLED）能够应用于可穿戴显示器，是可穿戴电子设备的重要组成部分。提高器件的发光效率、柔性和可拉伸性进而更好地适应可穿戴设备的应用需求，具有重要研究意义。本项目完成过程中，聚焦于OLED在可穿戴设备上的应用，从器件电极性能、发光材料和制备工艺等核心问题展开研究，实现了器件效率、柔性和可拉伸性等性能提升。重要结果包括：1. 提出滚轮辅助粘性压印技术，提高了基于规则褶皱结构的可拉伸OLED的制备效率，器件在20%拉伸度下循环拉伸35000次后，电流效率只发生5%的变化，是已报到的可拉伸OLED循环拉伸稳定性的最高值。2. 制备了多种柔性透明电极。分别采用银纳米线、石墨烯和超薄金膜等制备透明电极，通过采用多种制备工艺和功能材料修饰等方法，获得透过率在70%以上且面阻小于10 Ω/□的透明电极，并成功制备了具有可穿戴特性的和高效率的布料衬底柔性透明OLED。3. 制备了高效率有机单晶OLED。通过可控掺杂方式，改变有机单晶的组分，获得具有双极性的有机单晶，平衡电子和空穴的迁移率，器件的发光亮度达到5467 cd/m-2，发光效率达到2.82 cd/A，是已报到的有机单晶OLED的最好性能。4. 钙钛矿发光器件。利用微纳结构和组分调控提高全无机钙钛矿发光器件性能，微纳结构成功地将SPP模式的光子能量提取出来，使器件的发光亮度和效率分别提高42%和28%，而采用局部碘离子替换溴离子的方案，并在钙钛矿层和空穴传输层之间引入钝化层，使红光器件的发光亮度提高到2765 cd/m2。以上研究为有机光电器件在可穿戴设备领域的应用做出了有益探索。