苏文明在印刷QLED显示小分子交连HTL材料研究中取得进展

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量子点发光二极管(QLED) 因非常窄的电致光谱，能实现极高的色纯度及广色域，可溶液法制备轻薄、柔性器件等优势，在印刷显示领域备受关注。但是，当前喷墨打印的多层器件由于印刷制程中的咖啡环效应、墨水对下层薄膜的侵蚀作用等导致印刷膜层与界面质量低下，喷墨打印器件外量子效率最高记录仅为3%左右，远低于旋涂器件性能。

　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所印刷电子中心苏文明研究团队一直致力于印刷显示产业应用需求的关键材料与墨水配方研究，开发了系列交连型小分子传输材料，以解决印刷OLED/QLED 中存在的层间互溶问题。团队聚焦于小分子前驱体体系，不仅具有完全确定的分子结构，不会出现聚合物存在的批次间的差异问题，而且其具有高的溶解度，适合于喷墨墨水调配；打印成膜后，再通过退火处理产生键间交连，形成有近100%的抗溶剂性的传输层，能很好地解决印刷多层OLED 中上层溶剂对下层的侵蚀问题，并取得系列研究进展（European Journal of Organic Chemistry 2016, 2016 (22), 3737-3747；ACS Photonics 2017, 4 (3), 449-453；ACS Applied Materials & Interfaces 2017, 9 (44), 38716-38727；ACS Applied Materials & Interfaces 2017, 9 (19), 16351-16359）。

　　镉基QLED作为当前印刷显示产业发展的主流方向，其面临的一个重要问题是缺少合适的可印刷、能级匹配的空穴传输材料（HTM），目前使用的传统的聚合物空穴传输材料（如PVK、TFB或Poly-TPD）抗溶剂性能差，空穴迁移率低或HTL/QDs 界面空穴注入势垒过高（大于1eV）；为此苏文明团队受广东聚华印刷显示技术有限公司技术委托开发印刷QLED显示用高性能HTL材料。

　　最近，苏文明团队设计合成了具有平面型分子结构、HOMO 能级高达6.2 eV、迁移率优于PVK 的交连型小分子空穴传输材料CBP-V（如图1所示），交连后具有近100%的抗溶剂侵蚀能力，同时70组统计数据表明薄膜厚度相比于交连前收缩了22%（如图2所示），大幅提高了薄膜致密性，器件漏电流降低了一个数量级，HTL薄膜在空气中也具有很高的稳定性。把CBP-V用于红光QLED器件并与PVK进行对比，基于CBP-V旋涂器件的最大外部量子效率（EQE）为15.0％，远优于基于PVK制备的器件；近30组器件表明效率重复性非常高，最大相对偏差不超过3%。更加重要的是，在大气中喷墨打印双层（CBP-V/QDs）的红光QLED最大外量子效率达到11.6%，相比已报道的喷墨打印QLED器件实现了大幅的提升，同时达到对比旋涂器件性能（外量子效率12.6%）的92%。

　　该工作以Inkjet-Printed High-Efficiency Multilayer QLEDs Based on a Novel Crosslinkable Small-Molecule Hole Transport Material 为题在线发表在Small 上（Small 2019, 1900111， DOI: 10.1002/smll.201900111），并被接收为内封面。论文第一作者为研究实习员谢黎明和硕士生熊雪莹，苏文明为通讯作者。这项工作得到国家自然科学基金重点项目（U1605244）、国家重点研究计划（2016YFB0401600）等的资助。

苏文明
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 , 项目研究员
研究兴趣：柔性透明电极 , 印刷与柔性显示 , OLED材料与器件 , 微纳压印与制版 , 柔性薄膜封装 , 超高精度高密度FPC
柔性透明导电膜开发：

高导、高透、高柔、环保增材绿色印刷制造，性能与技术均高际领先，可替代ITO并具有成本优势，电路图形化无需蚀刻，工艺环保低成本

印刷电子中心原创技术: 结合微纳米压印与丝网印刷银墨水实现高性能柔性透明导电膜技术，产品透过率>88%，方阻小于0.03Ω/□，可以制在玻璃（含柔性超薄玻璃）、PET、PC上，混合印刷工艺，最大尺寸可达1米幅宽，可批量生产。包括纳米银、铜、镍网栅导电膜技术均已成熟，有成熟制版能力与成套方案解决能力。

应用于触摸屏：已大规模量产（转让于欧菲光），触屏产品广泛用于三星、联想、DELL、HP等国际知名品牌显示器上。在超大尺寸触屏灵敏度、加工制造技术上增有绝对优势：线宽小于5um, 方阻小于0.5 ohm/sq，透过率高于90%，均一性偏差小于2%。

透明电加热膜：已应用于欧州一家企业的直升飞机挡风玻璃加热除雾除冰（也可用于汽车挡风玻璃），在博物馆或地宫透明文物储物柜，及在军事上也将有广泛应用前景。超过90%的透过率不影响视觉，可模压成形，超低方阻可以在直流低压下快速升温加热，如在6V直流下可加热到120度。

应用于透明天线、透明驱动电路等技术均已成功开发，透明电极已成功应用三星的电话手表天线，在5G天线上有重要优势，已与华为进行技术合作开发！在透明电路上可以实现多层超薄、超轻、超精密（5-20um）、高密度（线间距小于20um）的电路加工。可兼应于各种柔性电路板、柔性传感器！

应用于光电子器件透明电极领域，是未来柔性显示柔性透明电极的优选方案：兼有高透高导高柔的全面优势。透明导电膜表面平整化处理后Ra小于1nm,目前已证明其用于OLED、QLED阳极的器件性能优于ITO，有望在大尺寸柔性白光照明产业技术上得到应用与推广。 因其方阻远低于ITO（约1%或更低），在应用于OPV、钙钛矿等薄膜电池特别是大尺寸模块的电极时可以大大减小能量转换效率的损耗减简化模组串并联设计。

技术获奖及支持：在2013年获纳米战略先导（A类）专项“纳米产业制造技术”之绿色印刷制造子课题4000万经费支持，各类横向经费支持数百万元；2014年该技术荣获2014年国际印刷电子“最佳制造技术进步奖”；2014年中国专利金奖。