Diese Übersicht wurde von dem Akademiker Yunqi Liu und Professor Yunlong Guo (Institut für Chemie, Chinesische Akademie der Wissenschaften) konzipiert. Dr. Zhiyuan Zhao, Dr. Kai Liu und Yanwei Liu sind die Co-Erstautoren. Diese Forschung widmet den Schlüsselmaterialien für intrinsisch flexible organische Dünnschichttransistoren (OTFTs) und Elektrolumineszenzvorrichtungen große Aufmerksamkeit. Insbesondere konzentrieren wir uns auf die folgenden fünf Aspekte: intrinsisch flexible Elektrodenmaterialien, organische Halbleiter (OSCs) und dielektrische Materialien für OTFTs, intrinsisch flexible organische emittierende Halbleiter (OESCs) für Elektrolumineszenzvorrichtungen und OTFT-betriebene Elektrolumineszenzvorrichtungen für intrinsisch flexible Displays. Abschließend werden die zukünftigen Herausforderungen und Chancen von intrinsisch dehnbaren OTFT-gesteuerten Displays vorgestellt.
Intrinsisch flexible Elektrodenmaterialien sollten sich durch hervorragende elektrische Leitfähigkeit, hohe mechanische Dehnbarkeit, Transparenz, ideale Haftung, geeignete Austrittsarbeit, gute chemische Stabilität und Biokompatibilität auszeichnen. Die Autoren bieten eine detaillierte Zusammenfassung aktueller dehnbarer Elektrodenmaterialien, darunter Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), Graphen, Metallnanodrähte (MNWs), leitfähige Polymere (CPs) und ihre Hybridmaterialien.
Eigenflexible organische Halbleiter sind eine wichtige Komponente für Dünnschichttransistoren. Die aktuellen Strategien sind hauptsächlich in die folgenden Kategorien unterteilt: Strukturelles Design von Polymerketten durch Einbau von Konjugationsbruch-Spacern (CBs) und flexiblen Kettensegmenten, Kontrolle des Molekulargewichts und der Regioregularität von konjugierten Polymeren und Mischung mit Elastomerpolymeren oder molekularen Additiven.
Intrinsisch flexibles dielektrisches Material befindet sich in der Nähe der Halbleiterschicht und beeinflusst die elektrische Leistung von Transistoren erheblich. Gegenwärtig umfassen übliche elastomere dielektrische Materialien PU, PDMS und SEBS. Diese elastomeren Dielektrika weisen jedoch typischerweise eine niedrige Dielektrizitätskonstante auf, wodurch der Stromverbrauch der Vorrichtungen erhöht wird. In dieser Übersicht wurden einige Strategien zur Entwicklung dielektrischer Polymere mit hohem k und hoher Dehnbarkeit vorgeschlagen.
Intrinsisch flexible organische Licht emittierende Halbleiter werden nur durch Einführen flexibler Ketten in die Polymermatrix hergestellt, um die mechanische Nachgiebigkeit und Leuchtkapazitäten von organischen Licht emittierenden Halbleitern auszugleichen. Daher ist die Nutzung einiger neuer Konstruktionsmethoden zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Materialien eine wichtige Richtung für die Entwicklung solcher Materialien.
Zu den intrinsischen flexiblen Elektrolumineszenzvorrichtungen gehören hauptsächlich lichtemittierende Polymerdioden (PLEDs), organische lichtemittierende elektrochemische Zellen (OLECs) und dehnbare Wechselstromelektrolumineszenz (ACEL). Aufgrund der Beschränkung durch die Eigenschaften von intrinsisch dehnbaren elektrolumineszenten Materialien werden gegenwärtig beschriebene intrinsisch flexible elektrolumineszente Vorrichtungen hauptsächlich durch Dotierungs- oder Mischverfahren realisiert.
Abschließend machen die Autoren einige Vorschläge und Perspektiven für die zukünftige Entwicklung eigenflexibler Displays. Die Studie wurde veröffentlicht in National Science Review.
Zhiyuan Zhao et al, Intrinsisch flexible Displays: Schlüsselmaterialien und -geräte, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac090