Electronic skin (e-skin) presents a network of mechanically flexible sensors that can conformally wrap irregular surfaces and spatially map and quantify various stimuli. Previous works on e-skin have focused on the optimization of pressure sensors interfaced with an electronic readout, whereas user interfaces based on a human-readable output were not explored. Here, we report the first user-interactive e-skin that not only spatially maps the applied pressure but also provides an instantaneous visual response through a built-in active-matrix organic light-emitting diode display with red, green and blue pixels. In this system, organic light-emitting diodes (OLEDs) are turned on locally where the surface is touched, and the intensity of the emitted light quantifies the magnitude of the applied pressure. This work represents a system-on-plastic demonstration where three distinct electronic components--thin-film transistor, pressure sensor and OLED arrays--are monolithically integrated over large areas on a single plastic substrate. The reported e-skin may find a wide range of applications in interactive input/control devices, smart wallpapers, robotics and medical/health monitoring devices.

Abstract All-polymer solar cells have shown great potential as flexible and portable power generators. These devices should offer good mechanical endurance with high power-conversion efficiency for viability in commercial applications. In this work, we develop highly efficient and mechanically robust all-polymer solar cells that are based on the PBDTTTPD polymer donor and the P(NDI2HD-T) polymer acceptor. These systems exhibit high power-conversion efficiency of 6.64%. Also, the proposed all-polymer solar cells have even better performance than the control polymer-fullerene devices with phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester (PCBM) as the electron acceptor (6.12%). More importantly, our all-polymer solar cells exhibit dramatically enhanced strength and flexibility compared with polymer/PCBM devices, with 60- and 470-fold improvements in elongation at break and toughness, respectively. The superior mechanical properties of all-polymer solar cells afford greater tolerance to severe deformations than conventional polymer-fullerene solar cells, making them much better candidates for applications in flexible and portable devices.

Abstract Organic-inorganic hybrid metal halide perovskites, an emerging class of solution processable photoactive materials, welcome a new member with a one-dimensional structure. Herein we report the synthesis, crystal structure and photophysical properties of one-dimensional organic lead bromide perovskites, C 4 N 2 H 14 PbBr 4 , in which the edge sharing octahedral lead bromide chains [PbBr 4 2− ] ∞ are surrounded by the organic cations C 4 N 2 H 14 2+ to form the bulk assembly of core-shell quantum wires. This unique one-dimensional structure enables strong quantum confinement with the formation of self-trapped excited states that give efficient bluish white-light emissions with photoluminescence quantum efficiencies of approximately 20% for the bulk single crystals and 12% for the microscale crystals. This work verifies once again that one-dimensional systems are favourable for exciton self-trapping to produce highly efficient below-gap broadband luminescence, and opens up a new route towards superior light emitters based on bulk quantum materials.

Organometal halide perovskites have recently emerged as a highly promising class of functional materials for a variety of applications. The exceptional structural tunability enables these materials to possess three- (3D), two- (2D), one- (1D), and zero-dimensional (0D) structures at the molecular level. Remarkable progress has been realized in the research of perovskites in recent years, focusing mainly on 3D and 2D structures but leaving low-dimensional 1D and 0D structures significantly underexplored. Here we offer our perspective on the most exciting developments in the low-dimensional organometal halide perovskites. Due to the strong quantum confinement and site isolation, 1D and 0D perovskites exhibit remarkable and useful properties that are significantly different from those of 3D and 2D perovskites. The excitement about the recent developments lies not only in the specific achievements but also in what these materials represent in terms of a new paradigm in materials design.

Single crystalline zero-dimensional (0D) organic-inorganic hybrid materials with perfect host-guest structures have been developed as a new generation of highly efficient light emitters. Here we report a series of lead-free organic metal halide hybrids with a 0D structure, (C4N2H14X)4SnX6 (X = Br, I) and (C9NH20)2SbX5 (X = Cl), in which the individual metal halide octahedra (SnX64-) and quadrangular pyramids (SbX52-) are completely isolated from each other and surrounded by the organic ligands C4N2H14X+ and C9NH20+, respectively. The isolation of the photoactive metal halide species by the wide band gap organic ligands leads to no interaction or electronic band formation between the metal halide species, allowing the bulk materials to exhibit the intrinsic properties of the individual metal halide species. These 0D organic metal halide hybrids can also be considered as perfect host-guest systems, with the metal halide species periodically doped in the wide band gap matrix. Highly luminescent, strongly Stokes shifted broadband emissions with photoluminescence quantum efficiencies (PLQEs) of close to unity were realized, as a result of excited state structural reorganization of the individual metal halide species. Our discovery of highly luminescent single crystalline 0D organic-inorganic hybrid materials as perfect host-guest systems opens up a new paradigm in functional materials design.

Using an ultrathin (∼ 15 nm in thickness) molybdenum oxide (MoOx, x < 3) layer as a transparent hole selective contact to n-type silicon, we demonstrate a room-temperature processed oxide/silicon solar cell with a power conversion efficiency of 14.3%. While MoOx is commonly considered to be a semiconductor with a band gap of 3.3 eV, from X-ray photoelectron spectroscopy we show that MoOx may be considered to behave as a high workfunction metal with a low density of states at the Fermi level originating from the tail of an oxygen vacancy derived defect band located inside the band gap. Specifically, in the absence of carbon contamination, we measure a work function potential of ∼ 6.6 eV, which is significantly higher than that of all elemental metals. Our results on the archetypical semiconductor silicon demonstrate the use of nm-thick transition metal oxides as a simple and versatile pathway for dopant-free contacts to inorganic semiconductors. This work has important implications toward enabling a novel class of junctionless devices with applications for solar cells, light-emitting diodes, photodetectors, and transistors.

Bright light-emitting diodes based on solution-processable organometal halide perovskite nanoplatelets are demonstrated. The nanoplatelets created using a facile one-pot synthesis exhibit narrow-band emissions at 529 nm and quantum yield up to 85%. Using these nanoparticles as emitters, efficient electroluminescence is achieved with a brightness of 10 590 cd m(-2) . These ligand-capped nanoplatelets appear to be quite stable in moisture, allowing out-of-glovebox device fabrication.

Abstract Scintillation based X-ray detection has received great attention for its application in a wide range of areas from security to healthcare. Here, we report highly efficient X-ray scintillators with state-of-the-art performance based on an organic metal halide, ethylenebis-triphenylphosphonium manganese (II) bromide ((C 38 H 34 P 2 )MnBr 4 ), which can be prepared using a facile solution growth method at room temperature to form inch sized single crystals. This zero-dimensional organic metal halide hybrid exhibits green emission peaked at 517 nm with a photoluminescence quantum efficiency of ~ 95%. Its X-ray scintillation properties are characterized with an excellent linear response to X-ray dose rate, a high light yield of ~ 80,000 photon MeV −1 , and a low detection limit of 72.8 nGy s −1 . X-ray imaging tests show that scintillators based on (C 38 H 34 P 2 )MnBr 4 powders provide an excellent visualization tool for X-ray radiography, and high resolution flexible scintillators can be fabricated by blending (C 38 H 34 P 2 )MnBr 4 powders with polydimethylsiloxane.

Organic-inorganic metal halide hybrids are an important class of crystalline materials with exceptional structural and property tunability. Recently metal halide perovskites with ABX3 structure have been extensively investigated as new generation semiconductors for various optoelectronic devices, including photovoltaic cells, light emitting diodes, photodetectors, and lasers, for their exceptional optical and electronic properties. By controlling the morphological dimensionality, low dimensional metal halide perovskites, including 2D perovskite nanoplatelets, 1D perovskite nanowires, and 0D perovskite quantum dots, have been developed to exhibit distinct properties from their bulk counterparts, due to quantum size effects. Besides ABX3 perovskites, organic-inorganic metal halide hybrids, containing the same fundamental building block of metal halide octahedra (BX6), can also be assembled to possess other types of crystallographic structures. Using appropriate organic and inorganic components, low dimensional organic-inorganic metal halide hybrids with 2D, quasi-2D, corrugated-2D, 1D, and 0D structures at the molecular level have been developed and studied. Due to the strong quantum confinement and site isolation, these low dimensional metal halide hybrids at the molecular level exhibit remarkable and unique properties that are significantly different from those of ABX3 perovskites. In light of the rapid development of low dimensional metal halide perovskites and hybrids, it is indeed timely to review the recent progress in these areas. Also, there is a need to clarify the difference between morphological low dimensional metal halide perovskites and molecular level low dimensional metal halide hybrids, as currently the terminologies of low dimensional perovskites are not appropriately used in many cases. In this review article, we discuss the synthesis, characterization, application, and computational studies of low dimensional metal halide perovskites and hybrids.