香港城市大学ACSNano综述:钙钛矿柔性电致发光器件的研究进展

孤岚和科技 2024-10-09 10:50:44

近期,香港城市大学王锋团队在ACS Nano上发表了以「Recent Advances in Perovskite-Based Flexible Electroluminescent Devices」为题的综述,王锋为该文的通讯作者,淳凤军为第一作者。文章主要介绍了基于钙钛矿的柔性电致发光器件的最新进展,包括材料、工作原理、器件结构、失效机制、优化策略和实际应用等方面。

显示技术已成为现代生活中不可或缺的组成部分,无缝地融入了人类的通讯、娱乐、工作以及医疗保健等多个领域。随着用户对显示效果需求的不断升级,行业对显示技术的标准也提出了更高要求,不仅追求更宽广的色域和更高的色彩纯度,还特别注重柔性显示技术的发展。由于钙钛矿材料具有优异的光学和电学特性,使得基于钙钛矿材料的柔性显示技术成为了研究的热点。

这篇综述全面介绍了柔性电致发光器件在多个前沿科技领域的广阔应用前景,涵盖从可穿戴电子、软机器人技术到交互式显示、健康监测以及生物医学应用等多个方面(图1)。文章重点突出了结构工程与本征可拉伸设计对于实现电致发光器件柔性和可拉伸性的关键作用(图2),并特别聚焦于基于钙钛矿材料的本征柔性电致发光器件。

图1 | 柔性电致发光器件的应用。

图2 | 柔性电致发光器件的构建策略。

金属卤化物钙钛矿材料凭借其卓越的光致发光量子产率、窄带宽发射特性、易于调控的带隙以及经济高效的溶液加工性,成为柔性电致发光器件的理想材料选择。本文深入探讨了钙钛矿材料的结构特征、合成方法及其光电、机械和热性能。对于柔性钙钛矿发光二极管(PeLEDs),尽管其基本构造和工作原理与刚性PeLEDs相似,需选合适基板和电极材料,优化发射层和电荷传输层以提高器件性能。此外,文章还探讨了钙钛矿发光层的改良方法,例如组分工程、维度控制以及利用配体钝化技术减少缺陷(图3),并对当前柔性PeLEDs的研究进展进行了总结(图4),深入分析了器件失效的根源,提出了提高器件机械鲁棒性的策略(图5)。

图3 | 钙钛矿发光材料的优化策略。

图4 | 柔性PeLEDs的研究进展。

图5 | 柔性PeLEDs失效分析与应对策略。

对于其他类型的柔性钙钛矿电致发光器件,比如配备有钙钛矿转换层的交流电致发光器件(ACELPCL)和基于钙钛矿的交流电致发光器件(PeACEL),文章指出这些技术在实现高度可拉伸性方面具有显著潜力。文中详尽讨论了这些器件的工作机理、特色及最新的研究进展。最后,文章对比了以上几种钙钛矿电致发光器件面临的挑战,并对其未来发展进行了展望,旨在促进钙钛矿柔性显示技术的持续创新与进步,克服当前的技术障碍,实现重大突破(图6)。

图6 | 柔性钙钛矿电致发光器件的展望。

作者简介

王锋(Feng Wang),香港城市大学材料科学与工程系教授。分别于浙江大学材料科学与工程系获得学士(2001年)和博士学位(2006年),导师为王民权教授和樊先平教授。随后在新加坡国立大学刘小钢教授课题组从事博士后研究工作,之后于2012年加入香港城市大学。他的研究兴趣主要集中在微/纳米结构发光材料,至今已在Nature、Nat. Mater.、Nat. Photon.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Matter、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等期刊发表论文150余篇。王教授是香港青年科学院创院院士、英国皇家化学会会士、香港研究资助局研究学者。

--高分子科学前沿

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