高效双线态自由基发光二极管领域突破

11月22日，吉林大学化学学院、超分子结构与材料国家重点实验室教授李峰团队和剑桥大学卡文迪许实验室研究团队合作论文《高效双线态自由基发光二极管》在 《自然》杂志刊发，吉林大学为第一完成单位。

李峰从事有机发光二极管(OLED)研究近20年，在认识到三线态激子跃迁禁阻的本质之后，提出了双线态激子发光的OLED发光新原理，利用自由基发光材料在OLED的发光区中只形成双线态激子，双线态激子没有跃迁过程中的自旋禁阻问题，器件的内量子效率(IQE)理论上是100%，从而避开了长久以来的三线态激子的利用问题。

在前期研究的基础上，李峰研究团队以TTM自由基作为核心，以两个咔唑衍生物作为给体(Donor)，得到了两个高效的电荷转移态红光自由基。这种Donor-Radical结构的分子设计大幅提高了发光自由基分子的稳定性以及发光效率，两个分子甲苯溶液中的光致发光效率分别达到49%和46%，其掺杂薄膜的光致发光效率分别达到90%和61%。

通过与剑桥大学研究团队合作，该研究团队以两个高效的电荷转移态红光自由基掺杂薄膜为发光层制备的OLED最大外量子效率(EQE：光电探测器的主要性能指标之一)分别达到27%和17%，其中27%的EQE已接近100%的内量子效率的理论极限值，是目前为止已报道的深红光/近红外光发光二极管(LED)中的最高值。同时，瞬态光谱和理论计算结果表明：器件的发光来自于自由基双线态激子单电子占据轨道→最高占据轨道的跃迁。该研究成果是OLED研究领域的重大突破，展现了发光自由基在有机光电领域的应用前景，为OLED的研究开辟了新的方向。