《Small Methods》：采用光子烧结后处理的银网格/高导电聚合物的大面积喷墨印刷柔性混合电极（IF=12.496）

背景：

印刷有机电子领域不仅使柔性器件触手可及，而且使生产过程朝着高吞吐量的工业规模发展。目前的研究涉及喷墨打印由高导电性有机层（PEDOT：PSS）作为主电极和无机银纳米颗粒基网格/薄膜作为辅助电极组成的无铟锡氧化的大面积柔性杂化电极。目前印刷电子产品卷对卷生产的瓶颈是导电油墨干燥和烧结所需的时间。闪灯烧结在＜20ms内，将纳米银导电油墨烧结到77.6mΩ□^-1的方块电阻，这是最快的烧结方式且不伤害基材。柔性有机发光二极管具有较大的有效面积（500mm²）以证明柔性混合电极的有效性和有机发光二极管优异的弯曲稳定性（4mm弯曲半径）。在3.1V的低导通电压下，可实现小面积的（16mm²）的柔性有机发光二极管具备最大的电流效率19.58cdA^-1和最大的发光亮度8708cdm^-2。这种方法有望减少铟的消耗，并为创造用于大面积柔性印刷电子产品的新型高通量混合电极铺平道路。

文献介绍：

对于太阳能电池、有机发光二极管(OLED)、薄膜晶体管(TFT)或显示器等高性能大面积光电器件，低电阻电极至关重要。为了降低构建OLED等柔性光电子器件的高成本，需要可弯曲且与卷对卷生产兼容的大面积导电电极。由于固有的薄层电阻，基于氧化铟锡(ITO)的器件尺寸有限，通常只有几厘米。柔性设备无法利用ITO固有的脆性以及高温沉积带来的与塑料基板的不相容性。ITO电极、有机材料和金属有一些替代品，它们具有出色的机械性能，使得在塑料基板上创建柔性显示器成为可能。快速、高通量的基于解决方案的技术，例如卷对卷印刷、丝网印刷、喷涂和喷墨印刷（IJP），用于沉积金属/有机薄膜。然而，与其他印刷技术相比，IJP在每个阶段的材料损失率都非常低。我们早期的工作证明，由于我们为与IJP工艺兼容的磷光发射体设计的墨水，可以通过直接IJP进行大面积图案化，而无需光刻。

最近，研究人员测试了具有金属网格、聚合物复合电极、银纳米线、碳纳米管和石墨烯的高导电（HC）聚合物薄膜。IJP金属网格/高导电(HC)聚合物组合是最通用且最具成本效益的选择。作为一种按需喷墨技术，它可以绕过掩模和基板图案化步骤。金属网格/HC聚合物已被探索在实际器件中的应用，尤其是对于活性面积相对较小的器件。同时，还没有关于大面积柔性OLED的报道，因为使用IJP技术很难在大面积上沉积均质材料。

直接印刷的纳米银导电油墨作为电极，在高温固化之前性能较差。为了提高这些导电油墨的电导率，必须对它们进行长时间的热处理，以干燥和烧结涂层油墨，以获得适合电极应用的电导率范围。由于柔性基材对热的脆弱性增加，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基材只能分别承受120和140℃，因此柔性基材上的金属薄膜的后处理变得具有挑战性高性能。为了以可承受的价格以卷对卷方式大规模生产塑料电子产品，快速加工方法至关重要。光子烧结可提供快速低温交替退火，且不会损坏聚合物基材。与激光、微波或等离子烧结不同，我们可以在几毫秒内施加高能光脉冲。很少有研究人员将光子烧结用于不同的应用。Markus和Krebs利用柔版印刷两种不同的银(Ag)纳米粒子(NP)油墨（PFI-722和AgNP），进行光子烧结，并实现了20.3–40.6μΩcm的最低薄层电阻。萨卡等人使用导电银纳米颗粒墨水(UTDAgIJ)进行TFT制造，并使用IJP和氙灯进行光子烧结；他们达到了234.05±8μΩcm的最低电阻率。喷墨工艺已在文献中用于制造银膜，所得设备尺寸仅限于几毫米。尚未有关于大面积喷墨生产的银纳米颗粒薄膜用于OLED的记录。我们首次展示了银纳米粒子墨水在大面积（>100*100mm2）柔性PET基材上的IJP。此外，我们已经证明，工业规模的光子烧结设备可用于控制施加的电压和脉冲持续时间，以最小化薄层电阻并制造均匀的大面积印刷银膜，而不会对基材造成任何损害。

本研究介绍了一种用于大面积柔性OLED的无ITO混合阳极，其结构简单，具有IJP银纳米粒子网格/HC聚合物电极。首先，我们优化了IJP控制参数，以沉积光滑的银纳米颗粒薄膜/网格，并精确控制厚度，范围从几百纳米到微米范围。然后，我们建立了闪速烧结作为一种退火方法来获得金属银，以克服柔性基板的其他退火技术的局限性。这项初步研究表明，银纳米颗粒导电油墨可以使用闪速烧结进行干燥，以在＜20毫秒内达到文献报道的最低薄层电阻值 (77.6 mΩ □−1)，而不损坏柔性基材。其次，通过调节IJP参数获得使用聚(3,4乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT: PSS) (P JET 700)的无咖啡环效应HC聚合物薄膜作为透明主电极。完整器件制造的示意图如方案1所示。最后，我们将这些混合电极薄膜纳入底部发射OLED结构中。我们已经实现了与标准ITO薄膜相当的发光和电流效率值。

引用：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.202300638

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