Znanstvenici otključali ultra-učinkovite fleksibilne zaslone pomoću grafena i titanijevog dioksida

Autori: Jaeho Lee Tae-Hee Han Min-Ho Park Dae Yool Jung Jeongmin Seo Hong-Kyu Seo Hyunsu Cho Eunhye Kim Jin Chung Sung-Yool Choi Taek-Soo Kim Tae-Woo Lee Seunghyup Yoo Sažetak Organske diode koje emitiraju svjetlost (OLED) temeljene na grafenu nedavno su se pojavile kao ključni element neophodan u zaslonima i rasvjeti sljedeće generacije, uglavnom zbog njihovog potencijala za vrlo fleksibilne izvore svjetlosti. Međutim, njihova učinkovitost bila je u najboljem slučaju slična učinkovitosti konvencionalnih pandana temeljenih na indijevom kositrenom oksidu. Ovdje predlažemo idealnu strukturu elektroda koja se temelji na sinergijskom međuodnosu TiO₂ slojeva visokog indeksa i slojeva za ubrizgavanje rupa niskog indeksa koji sendvičuju grafenske elektrode, što rezultira idealnom situacijom u kojoj se poboljšanje zbog rezonancije šupljine maksimizira, ali se gubici na površinskom plazmonskom polaronu ublažavaju. Predloženi pristup dovodi do OLED uređaja koji pokazuju ultravisoku vanjsku kvantnu učinkovitost od 40,8 i 62,1% (64,7 i 103% s lećom u obliku polukugle) za jednokratne i višestruke spojeve, odnosno. OLED uređaji izrađeni na plastici s tim elektrodama mogu se više puta savijati na radijus od 2,3 mm, dijelom zbog toga što TiO₂ slojevi podnose savojno naprezanje do 4% putem kaljenja uslijed skretanja pukotina. Uvod Prednosti oblika, kao što su fleksibilnost i rastezljivost, donijele su organskim diodama koje emitiraju svjetlost (OLED) veliku pozornost za upotrebu u novim uređajima poput nosivih, rolajućih ili sklopivih zaslona koji zahtijevaju pokretljivost, deformabilnost i/ili proširivost. Puno ostvarenje takvog potencijala, međutim, nije trivijalno i zahtijeva značajan napor u raznim aspektima, kao što su razvoj tehnologija tankoslojnih tranzistora niske temperature i/ili fleksibilnih enkapsulacija. Još jedan važan aspekt koji treba uzeti u obzir za vrlo fleksibilne zaslone je pronalaženje prozirnih elektroda (TE) koje mogu zamijeniti elektrode od indijevog kositrenog oksida (ITO), koje se obično bore s ograničenom fleksibilnošću i potencijalnim problemima troškova povezanim s velikom potražnjom i/ili nestabilnom opskrbom. U tom pogledu, za OLED uređaje predložene su brojne vrste fleksibilnih prozirnih elektroda, kao što su metalne nanožice, materijali na bazi ugljika (na primjer, ugljične nanocijevi ili grafen) i metalne mreže u kombinaciji s drugim vrstama TE [4–9]. Među njima, grafen – atomski tanki list sp²-hibridiziranih atoma ugljika – smatran je obećavajućim jer se očekuje da će jedinstvena kombinacija njegove inherentne tankosti i superiornih električnih karakteristika omogućiti idealne prozirne elektrode koje imaju nisku ili nikakvu optičku zamućenost, glatku topologiju površine koja sprječava električni kratki spoj i degradaciju uzrokovanu hrapavošću, visoku propusnost, niski limeni otpor i visok stupanj fleksibilnosti u isto vrijeme. Laka priprema visokokvalitetnog grafena na plastičnim podlogama velikih razmjera nedavno je demonstrirana za prozirne elektrode s metodama kompatibilnim s masovnom proizvodnjom od strane industrijskih sektora, pokazujući njihovu praktičnu održivost. Pokazalo se da i jednoslojni grafen (SLG) i višeslojni grafen (MLG) imaju performanse prikladne za TE u OLED uređajima. Konkretno, učinkoviti OLED uređaji temeljeni na grafenu postignuti su uz pomoć slojeva za ubrizgavanje rupa (HIL) koji se koriste za prevladavanje njihove relativno niske radne funkcije, za koju se zna da iznosi oko 4,5 eV. Takvi slojevi za ubrizgavanje uključuju provodne polimere s gradijentnim elektroničkim svojstvima, nazvane samorganizirajući gradijentni HIL (GraHIL), i tanke MoO₃ slojeve pufera u kombinaciji s provodnim polimerima poli(3,4-etilendioksitiofen): polistiren sulfonata (PEDOT:PSS). Unatoč tome, učinkovitost snage i vanjska kvantna učinkovitost (EQE) ovih najsuvremenijih OLED uređaja temeljenih na grafenu još uvijek su bili na razini ITO temeljenih OLED uređaja, osim ako se nije koristila glomazna hemisferična leća za poboljšanje izlaznog svjetla. Osiguravanje najveće moguće učinkovitosti posebno je važno za fleksibilne zaslone primijenjene u visoko prijenosnim ili nosivim aplikacijama, jer se oni često moraju oslanjati na baterije s prilično ograničenim kapacitetom energije zbog ograničenja u veličini, težini ili obliku. To zahtijeva razvoj arhitekture uređaja koja može maksimizirati učinkovitost OLED uređaja temeljenih na grafenu. Ključni izazov je razviti strukturu ili metodologiju za otključavanje njihovog punog optičkog potencijala, a da se pritom zadrže prednosti grafena u pogledu oblika koliko je to moguće. U tu svrhu, ovdje istražujemo jednostavnu arhitekturu elektroda temeljenu na TiO₂ slojevima visokog indeksa i HIL-ovima niskog indeksa koji sendvičuju grafenske elektrode. S optičkim dizajnom koji u potpunosti iskorištava sinergijsku suradnju između slojeva visokog i niskog indeksa koji kontroliraju i poboljšanje rezonancije šupljine i gubitak na površinskom plazmonskom polaronu (SPP), predloženi OLED uređaji temeljeni na grafenu pokazuju ultravisoku EQE koja je bez presedana kod onih koji koriste grafen kao prozirnu elektrodu. Nadalje, otkrivena je neobično visoka otpornost TiO₂ na savojno naprezanje, što omogućuje plastične OLED uređaje koji nisu samo učinkoviti, već i vrlo fleksibilni. Rezultati Optički dizajn visoko učinkovitih OLED uređaja temeljenih na grafenu Učinkovitost OLED uređaja konačno je ograničena konačnom učinkovitošću izlaznog svjetla koja je tipično oko 20% u najboljem slučaju za uređaje s izotropnim emiterima. Među raznim predloženim shemama za poboljšanje izlaznog svjetla, metoda utemeljena na rezonanciji mikrosupljine ima prednosti jer održava planarnu geometriju bez korištenja mikro/nano strukture ili lećaste strukture, tako da OLED uređaji izrađeni na taj način nisu podložni električnim kratkim spojevima i optičkim artefaktima nepovoljnim za primjenu u zaslonima (na primjer, zamućenje, difrakcija i tako dalje), a ipak mogu pokazati vrlo čiste, zasićene crvene (R), zelene (G), plave (B) primarne boje s poboljšanom učinkovitošću. S blagim, ali još uvijek značajnim efektom mikrosupljine, ITO temeljenim OLED uređajima također se može optimizirati za maksimalnu učinkovitost, bez izazivanja optičke zamućenosti ili zamućenja, jednostavnim podešavanjem debljine ITO slojeva; u ovoj shemi, dizajn šupljine prvog reda, 3λ/4, gdje se λ odnosi na valnu duljinu, postiže se s otvorenim krajem moda šupljine smještenim na sučelju ITO/podloga. U slučaju OLED uređaja bez ITO-a, temeljenih na grafenu, grafenske elektrode se ne mogu učiniti dovoljno debelim da kontroliraju duljinu šupljine, što otežava poboljšanje učinkovitosti rezonancijskim efektom. Kao alternativna mjera, tanki sloj s visokim indeksom loma (nH) može se postaviti ispod grafenskih slojeva kao što je prikazano na Sl. 1a na način sličan dielektrično obloženim tankim metalnim elektrodama [17, 20–22]. Budući da svjetlost može proći kroz grafen s malom faznom razlikom zbog inherentne tankosti grafenske elektrode, dizajn šupljine 3λ/4 može se prikladno postići, na primjer, s optičkom debljinom organskih plus slojeva za ubrizgavanje i sloja visokog indeksa loma postavljenom na približno 2λ/4, odnosno λ/4 (Sl. 1b). Konkretno, 'λ/4-debljine' sloj visokog indeksa loma također funkcionira kao dielektrično ogledalo bez metala koje omogućuje značajnu refleksiju od donje skupine elektroda (Rbot) za svjetlost koja pada s organskih slojeva, kao što se može potvrditi na grafikonima prikazanim na dnu Sl. 1c,d. Ovo pruža OLED uređajima temeljenim na grafenu prilike za poboljšanje njihove učinkovitosti putem rezonancijskog efekta, što inače ne bi bilo moguće. Pokazano je da se Rbot i popratno rezonancijsko poboljšanje povećavaju s nH (Dodatna slika 1). Visoki indeks loma također je koristan u smislu fleksibilnosti jer se ciljna optička debljina (nHdH) može postići malom fizičkom debljinom dH, a jer savijanje uzrokovano pucanjem danog filma općenito nastaje pri nižoj početnoj deformaciji s većom fizičkom debljinom. Uspješan sloj visokog indeksa loma u ovoj shemi stoga bi trebao imati što veći nH. Nadalje, trebao bi biti proziran, a prije svega, ne smije biti oštećen danim procesom prijenosa grafena. Među raznim kandidatima, naneseni sloj TiO₂ je proziran u vidljivom spektru i ima relativno visok indeks loma (n=2,5). Za razliku od drugih slojeva visokog indeksa loma koje smo isprobali, TiO₂ sloj pokazuje kemijsku izdržljivost otpornu na procese prijenosa grafena koji koriste otapalo, kao što su aceton ili izopropil alkohol (IPA), omogućujući formiranje visokokvalitetnog grafenskog elektroda na njegovoj gornjoj strani (Dodatna slika 2). ( ) Shematski struktura uređaja predloženih OLED uređaja. ( ) Raspodjela intenziteta elektromagnetskog polja (isprekidane linije) OLED uređaja pod studijom za njihov odgovarajući dizajn šupljine prvog reda. Također je prikazan raspodjela intenziteta polja za OLED bez TiO₂ temeljen na grafenu za usporedbu za slučaj kada su vrijednosti debljine organskih slojeva iste kao kod OLED uređaja s TiO₂, ali bez HIL-ova niskog indeksa loma. ( , ) Izračunata maksimalna vanjska kvantna učinkovitost (ηEQE) OLED uređaja temeljenih na grafenu s TiO₂ pod-slojom kao funkcija debljine TiO₂ i organskog sloja (dH i dorg, odnosno). Isprekidane linije predstavljaju konturne linije za ηEQE od 10, 20, 30 ili 40% kako je naznačeno na grafikonu. ( ) Bez HIL-a niskog indeksa loma; ( ) s GraHIL-om kao HIL-om niskog indeksa loma. Na dnu svakog slučaja prikazana je refleksija (Rbot) od donje skupine elektroda (TiO₂/grafen/(HIL)) kao cjeline kao funkcija dH za svjetlost koja pada s organskih slojeva. a b c d c d Valja napomenuti da je moguća i struktura mikrosupljine višeg reda (na primjer, drugog reda, 5λ/4) temeljena na debelom organskom sloju. U ovom radu, međutim, prvo je odabran dizajn šupljine prvog reda jer rezultira jačim Purcellovim efektom i manjim brojem valovodnih modova nego dizajn višeg reda, što na kraju dovodi do veće učinkovitosti izlaznog svjetla i EQE. Izazovi još uvijek postoje za dizajn šupljine prvog reda jer je idealna lokacija zone emisije ograničena na prvi antinod od sučelja organsko/metal, što otežava smanjenje SPP modova duljom udaljenošću emitera od metala. Alternativna metoda koja se obično koristi za smanjenje SPP uključuje ugradnju unutarnjih valovitih struktura ili korugacija, ali tolerancija na električne kratke spojeve često može biti ugrožena takvim pristupima. Metoda koju ovdje usvajamo je uključivanje sloja s niskim indeksom loma, za koji je pokazano da učinkovito smanjuje SPP modove. Srećom, GraHIL ili samorganizirajući gradijentni sloj za ubrizgavanje rupa sastavljen od PEDOT:PSS-a i kopolimera tetrafluoroetilena-perfluoro-3,6-dioksa-4-metil-7-oktensulfonske kiseline (PFI), koji su autori prethodno predložili i pokazali da je vrlo učinkovit u poboljšanju ubrizgavanja rupa u OLED uređajima temeljenim na grafenu, ima indeks loma oko 1,42 pri λ od 550 nm (Dodatna slika 3), što je znatno niže od indeksa loma tipičnih organskih slojeva (n=1,8). S sinergijskim međuodnosom slojeva visokog i niskog indeksa loma koji sendvičuju grafenske slojeve, poboljšanje efekta rezonancije šupljine i smanjenje SPP modova može se stoga učiniti istovremeno, tako da se EQE može značajno povećati čak i bez struktura za izlazno svjetlo. prikazuje rezultate optičke simulacije temeljene na naprednoj klasičnoj teoriji elektromagnetskog zračenja sažetoj od strane Furnoa i suradnika preko cijelog vidljivog spektra, i pri λ od 550 nm. Formalizam uzima u obzir Purcellov faktor, efekt orijentacije dipola i ekscitacije na SPP i valovodnih modova. Sveobuhvatno uključivanje svih ovih čimbenika pokazuje se kritičnim za preciznu analizu i kvantitativni dizajn, jer se podcjenjivanje ili precjenjivanje može dogoditi kada se koristi pojednostavljeni pristup koji ne uzima u obzir jedan ili više tih efekata (pogledajte Dodatnu sliku 4; Dodatnu tablicu 1 i Dodatnu bilješku 1 za primjere). Rezultati ukazuju da upotreba GraHIL-a preraspoređuje omjere snage između raznih modova prema manjim valnim vektorima u ravnini, tako da se snaga spojena na SPP modove smanjuje, a izlazni dijelovi dodatno povećavaju (Dodatna slika 5a). Također se može vidjeti u Dodatnoj tablici 2 da upotreba TiO₂ sloja ispod grafena učinkovito suzbija količinu snage spojene na valne i podložne modove putem rezonancijskog poboljšanja. To dovodi do značajnog povećanja učinkovitosti izlaznog svjetla, iako se gubitak na evanescentnim modovima također povećava zbog pomaka poprečno-električnih valovodnih modova prema višim normaliziranim valnim vektorima u ravnini (Dodatna slika 5b). Kombinirana upotreba slojeva TiO₂ visokog indeksa (H) i GraHIL-a niskog indeksa (L) rezultira idealnom situacijom u kojoj je poboljšanje rezonancije veliko, a gubitak na SPP/evanescentnim modovima ublažen. Dodatno, kombinirana upotreba stvara situaciju sličnu HL-skupovima, koji se obično koriste za višeslojne tankoslojne premaze, i još više povećava Rbot (Sl. 1d), omogućujući dodatno poboljšanje u Fabry–Perot rezonancijskom efektu. Ono što čini predloženu tehnologiju jedinstvenom i naprednom u odnosu na konvencionalne tehnologije je upravo sinergijska suradnja ovih slojeva visokog i niskog indeksa koji omogućuju optičko upravljanje kako rezonancijskim efektom tako i gubitkom SPP-a u korist maksimalnog izlaznog svjetla; i dodatno poboljšanje rezonancije putem HL slaganja. Zajedno s njihovom inherentnom kompatibilnošću s željenim električnim svojstvima (na primjer, učinkovitim ubrizgavanjem rupa), svi ti optički benefiti omogućuju potpuno otključavanje čak i skrivenog potencijala onoga što planarni OLED uređaji doista mogu ponuditi. Konturne parcele dobivene za optički dostupni maksimum EQE (ηEQE (max)) kao funkcija organske (dorg) i TiO₂ debljine (dH) prikazane na Sl. 1c,d pokazuju da ηEQE (max) može biti čak 44% u uređajima s obje GraHIL i TiO₂ slojevima, dok bi bio ograničen na 38% bez GraHIL-a ili na 31% bez TiO₂. Optimalni uvjeti odgovaraju situaciji gdje dH (s H koji je TiO₂) približava se λ/(4nH) (55 nm za λ=550 nm). Također se može primijetiti da je ηEQE (max) od 44% viši od očekivanog za optimizirane, konvencionalne OLED uređaje sa šupljinama temeljene na tankom metalu s istim emiterom. To se može pripisati činjenici da je predložena arhitektura manje podložna gubitku zbog apsorpcije fotona i/ili ekscitacije SPP moda unutar polutransparentnih elektroda (pogledajte Dodatnu sliku 6 i Dodatnu tablicu 3 za usporedbu s onima konvencionalnih OLED uređaja sa šupljinama temeljenih na tankom metalu). Slika 2a,b ( , ) Izračunata spektra raspadanja snage ponderirana spektrom emitera u proizvoljnim jedinicama (mapirano kao boja definirana u bojnim trakama) u odnosu na valni vektor u ravnini: ( ) s TiO₂ ali bez GraHIL-a; ( ) s TiO₂ i GraHIL-om. Crne isprekidane linije označavaju granične linije koje dijele reprezentativne optičke modove uključujući izlazne, podložne (subs), valne (wg) i evanescentne modove. ( ) Izračunato raspadanje snage u odnosu na normalizirani valni vektor u ravnini pri λ=550 nm za razne proučavane strukture elektroda. Za uređaje s TiO₂, dH je bio fiksiran na 55 nm, a dorg je odabran za optimalne uvjete u svakom slučaju. Za uređaje bez TiO₂, dorg je postavljen na istu vrijednost kao i za odgovarajuće uređaje s TiO₂. a b a b c Učinkovitost izrađenih OLED uređaja temeljenih na grafenu Nadahnuti gore prikazanim rezultatima simulacije, izradili smo zelene OLED uređaje temeljene na fosforescentnim emiterima bis(2-(2-piridinil-N)fenil-C)(acetilacetonato) iridij (III) (Ir(ppy)₂acac) u konfiguraciji staklo/anoda/(HIL)/OS1/LiF/Al s različitim strukturama anoda/(HIL) od TiO₂/grafen/GraHIL; grafen/GraHIL; i ITO (185 nm)/GraHIL, gdje OS1 označava organski višeslojni sklop definiran u Metodama. Eksperimentalni rezultati prikazani na Sl. 3 pokazuju da su maksimalni EQE, učinkovitost snage i trenutna učinkovitost dobiveni za uređaj temeljen na TiO₂/grafen/GraHIL visoki kao 40,8%, 160,3 lm W⁻¹ i 168,4 cd A⁻¹, odnosno, dok su te vrijednosti ograničene na 31,7%, 112,6 lm W⁻¹ i 119,0 cd A⁻¹ za uređaj temeljen na grafen/GraHIL, i 27,4%, 104,3 lm W⁻¹ i 106,2 cd A⁻¹ za uređaj ITO/GraHIL. Promatrani visoki EQE u uređaju temeljenom na TiO₂/grafen/GraHIL potvrđuje sinergijsku ulogu slojeva TiO₂ i GraHIL, i u skladu je s rezultatima simulacije. S lećom u obliku polukugle optički spojenom na stražnju stranu podloge, uređaj temeljen na TiO₂/grafen/GraHIL pokazuje EQE, učinkovitost snage i trenutnu učinkovitost visoke kao 64,7%, 250,4 lm W⁻¹ i 257,0 cd A⁻¹, odnosno, dodatno ilustrirajući obećavajući potencijal predloženih OLED uređaja temeljenih na grafenu. Zatim smo predloženu shemu dodatno proširili na tandemni, višestruki OLED, u kojem se neto EQE poboljšava (na uštrb napona) jer se u konačnici daje kao zbroj EQE-a pojedinačnih OLED uređaja; ovaj pristup je popularan jer poboljšani EQE općenito dovodi do duljeg životnog vijeka. Višestruki OLED uređaji temeljeni na TiO₂/grafen/GraHIL koji sadrže sloj za generiranje naboja (CGL) od 2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina (BCP):Li/MoO₃ pokazuju EQE i učinkovitost snage visoke kao 62,1% i 120,8 lm W⁻¹ (103,2% i 183,5 lm W⁻¹ s lećom u obliku polukugle), demonstrirajući najsuvremenije performanse i svestranu primjenjivost predložene strukture elektroda. Simulacija ukazuje da promatrana vrijednost odgovara zbroju EQE vrijednosti ekvivalentnih struktura šupljine drugog reda (jedna sa zonom emisije blizu drugog antinoda od katode; i druga sa zonom emisije blizu prvog antinoda od katode) s faktorom električne ravnoteže od 0,89 (pogledajte Dodatnu sliku 7, Dodatnu tablicu 4 i Dodatnu bilješku 2 za detaljnu strukturu za višestruke OLED uređaje, kao i detaljnu raspravu o rezultatima simulacije). ( – ) Karakteristike EQE ( ) učinkovitosti snage ( ) i trenutne učinkovitosti ( ) u odnosu na svjetlinu OLED uređaja temeljenih na grafenu s i bez TiO₂ pod-slojeva. Podaci za kontrolne OLED uređaje temeljene na ITO-u također su prikazani za usporedbu. Svi uređaji na ovoj slici sadrže GraHIL kao sloj za ubrizgavanje rupa niskog indeksa loma i temelje se na staklenim podlogama. U ( – ) legende s (L), (M) i (L,M) odgovaraju podacima dobivenim s pričvršćenom lećom u obliku polukugle, s arhitekturom višestrukog spoja, i s obje arhitekture višestrukog spoja i leće u obliku polukugle, odnosno. ( ) Karakteristike gustoće struje (J)–napona (V)–svjetline (L). Detaljna struktura i karakteristike J–V–L višestrukog uređaja prikazane su na Dodatnoj slici 7. ( ) Slika OLED uređaja s predloženom TiO₂/grafen/GraHIL elektrodom u radu. Za uređaje s TiO₂, dH je bio fiksiran na 55 nm, a dorg je odabran kao optimalni uvjet za maksimalni EQE. Za uređaje bez TiO₂ i ITO uređaje, dorg je postavljen na istu vrijednost kao i za odgovarajuće uređaje s TiO₂. a c a b c a c d e Mehanička svojstva predloženih elektroda i OLED uređaja Uspjeh OLED uređaja temeljenih na grafenu ne bi bio potpun ako se prednost grafenskih elektroda u fleksibilnosti ne bi značajno iskoristila. Da bi se ispitala prikladnost predložene strukture za fleksibilne OLED uređaje, OLED uređaji su izrađeni u konfiguracijama (TiO₂)/grafen/PEDOT:PSS/OS2/LiF/Al na polietilen tereftalat (PET) podlogama debljine 50 μm (vidjeti Metode za višeslojni sklop korišten za fleksibilne OLED uređaje (OS2)). Valja napomenuti da uobičajeno dostupni PEDOT:PSS (AI4083 tvrtke Clevios; n=1,56 pri λ od 550 nm) može igrati u suštini istu optičku ulogu kao GraHIL, samo s malim kompromisom u svom optičkom efektu zbog toga što je njegov indeks loma nešto viši od onog kod GraHIL-a (pogledajte Dodatnu sliku 8 i Dodatnu tablicu 5). Kao što se može vidjeti na Sl. 4, predloženi fleksibilni OLED uređaji pokazuju visoki EQE i učinkovitost snage usporedivu s njihovim kolegama na staklenim podlogama (prikazano kao crni trokuti na Sl. 4), demonstrirajući da se predložena struktura i njezini procesi mogu proširiti na plastične podloge bez problema (pogledajte Tablicu 1 za potpuni sažetak performansi svih proučavanih uređaja u ovom radu). Nadalje, pokazano je da ovi uređaji ostaju netaknuti i dobro funkcioniraju čak i nakon 1.000 ciklusa savijanja na radijusu zakrivljenosti (rC) od samo 2,3 mm. Ovo se može smatrati izvanrednim jer predloženi OLED uređaji sadrže oksidirane slojeve, koji se često smatraju krhkima i stoga podložnima lomu uzrokovanom savijanjem čak i pri relativno niskim naprezanjima. ( ) Karakteristike EQE u odnosu na svjetlinu fleksibilnih OLED uređaja temeljenih na grafenu s i bez TiO₂ pod-slojeva. Također su prikazane one OLED uređaja s TiO₂ na staklenoj podlozi za usporedbu. Za uređaje prikazane na ovoj slici, 50 nm debeli PEDOT:PSS (AI4083) korišten je kao HIL niskog indeksa loma u svim slučajevima. ( ) Karakteristike učinkovitosti snage u odnosu na svjetlinu. ( ) Karakteristike svjetline u odnosu na gustoću struje izmjerene nakon ponovljenog savijanja na radijusu zakrivljenosti (rC) od 2,3 mm. Umetak: fotografija OLED uređaja savijenog na rC od 2,3 mm postavljenog na prilagođeni ciklički ispitivač savijanja. OLED se nalazi na gornjoj strani podloge na slici i stoga je pod vlačnim naprezanjem. ( ) Fotografija predloženih fleksibilnih TiO₂/grafen OLED uređaja u radu. a b c d Da bismo bolje razumjeli podrijetlo promatrane razine fleksibilnosti u predloženim OLED uređajima, karakterizirana su mehanička svojstva TiO₂ slojeva nanesenih na PET podloge, na temelju ispitivanja savijanja u tri točke (ASTM D790; statičko opterećenje) kao što je prikazano na Sl. 5a (pogledajte Dodatnu sliku 9 za daljnje detalje o metodi ispitivanja). Slike skenirajuće elektronske mikroskopije ispitivanih uzoraka otkrivaju da 60 nm debeli TiO₂ može podnijeti savojno naprezanje (ɛf) do 4% bez razvoja pukotina uzrokovanih savijanjem, dok ITO (200 nm) i indij cinkov oksid (IZO; 60 nm) elektrode podnose ɛf od 1%, ali počinju pokazivati pukotine pri 2% (Sl. 5b). Valja napomenuti da se pukotina razvijena u uzorku TiO₂ pri ɛf od 5% širi u cik-cak obliku, što jasno kontrastira s pukotinama razvijenim u uzorcima ITO i IZO, koje izgledaju kao gotovo ravne linije. Ovo ukazuje da se promatrana značajna otpornost TiO₂ na pukotine pod relativno velikim naprezanjem može pripisati mehanizmu 'kaljenja