編輯推薦：本文展示了超薄、靈活和高效的有機發光二極體，可以抵抗空氣、水、各種溶劑和反應性氣體等離子體。由於不需要基板，因此該方法的器件總厚度為≈12 µm，與食品包裝用保鮮膜的典型厚度相似。

可以無縫整合並用於柔性顯示器、可穿戴裝置和生物植入的超薄和高度靈活的發光裝置仍然難以實現。在這裡，作者展示了一種高效、穩定的OLED，其總厚度約為12 µm，可以完全浸入水或細胞營養介質中數週而不會發生實質性降解。這些屏障還賦予OLED對重複彎曲和後處理的穩定性。這種前所未有的性質為超薄OLED開闢了廣闊的發展空間。相關論文以題目為“A substrateless, flexible, and water-resistant organic light-emitting diode”發表在Nature Communications期刊上。

論文連結：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20016-3

有機半導體的獨特性質，特別是其非晶態和機械柔韌性，使一系列靈活的光電裝置成為可能，包括有機發光二極體(OLED)、有機太陽能電池、有機感測器、電子面板和神經裝置等。機械柔性有機發光二極體(OLED)的發展激發了曲面顯示屏的智慧手機和電視的靈感，第一批簡單可摺疊顯示屏的產品現在正在進入市場。除了在顯示器中使用外，柔性OLED還能實現許多有前途的新應用，例如用於可穿戴裝置和生物醫學裝置。在所有這些情況下，超薄的外形係數是非常理想的，以減輕重量和體積，實現最終的機械靈活性和合規性，重要的是，最大限度地減少彎曲和摺疊時裝置中的機械應變。

超薄OLED具有令人印象深刻的靈活性，但對於這種超薄器件來說，還沒有實現在常溫甚至水溶液條件下的穩定工作，空氣中的壽命通常只有幾十個小時。製造可靠的柔性有機發光二極體的主要挑戰是有機半導體對水分和氧氣的極端敏感性。為了防止器件快速退化，需要一種薄膜封裝(TFE)，這種封裝既靈活又能提供堅固的密封。在TFE沉積或彎曲器件時可能形成的微觀針孔或微裂紋會導致器件迅速失效。這種情況對有機發光二極體未來的生物醫學應用尤其具有挑戰性，因為這些應用經常需要生物植入，因此對水環境具有抵抗力。

由兩種不同無機材料的超薄層交替形成的奈米層進一步提高了包封性。作為這一概念的延伸和改善與柔性襯底的相容性，無機-聚合物多層結構已經被提出作為TFE阻擋層，並且這種結構確實被發現具有良好的阻隔效能。然而，到目前為止，文獻中報道的柔性OLED要麼由於TFE較弱或不存在TFE而在環境條件下表現出較差的穩定性，要麼使用了相對較厚的具有嵌入阻擋層的塑膠基板。

圖1：具有防水混合TFE柵欄的柔性無基板OLED。

圖2：角分辨EL光譜和效率表徵。

圖3：柔性OLED在空氣和水環境中的穩定性。

圖4：等離子體刻蝕TFE勢壘的粗化及其對光輸出耦合的影響。

在這項工作中，作者展示了超薄、靈活和高效的有機發光二極體，可以抵抗空氣、水、各種溶劑和反應性氣體等離子體。有機發光二極體的有源層被夾在兩個完全相同的混合TFE勢壘之間，這些TFE勢壘由無機奈米層化合物和對二甲苯-C組成。由於不需要基板，因此該方法的器件總厚度為≈12 µm，與食品包裝用保鮮膜的典型厚度相似。(文：愛新覺羅星)