高效双线性自由基发光二极管领域的突破

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冯与剑桥大学卡文迪许实验室研究团队的合作论文《高效双线态自由基发光二极管》发表在《自然》杂志上，吉林大学为第一完成单位。

李冯从事有机发光二极管的研究已近20年。在认识到三重态激子跃迁抑制的本质后，提出了一种新的三重态激子发射的有机发光二极管发光原理。自由基发光材料只在有机发光二极管发光区形成三重态激子，三重态激子在跃迁过程中不存在自旋抑制问题。该器件的内量子效率(IQE)理论上为100%，从而避免了长期存在的三线态激子利用问题。

在前人研究的基础上，李冯研究团队以TTM自由基为核心，以两个咔唑衍生物为供体，得到了两个高效的处于电荷转移态的红色自由基。这种供体自由基结构的分子设计大大提高了发光自由基分子的稳定性和发光效率。两种分子在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的合作，研究团队以两种高效电荷转移红色自由基掺杂薄膜为发光层制备的有机发光二极管的最大外量子效率(EQE:光电探测器的主要性能指标之一)分别达到了27%和17%，其中27%的EQE接近100%内量子效率的理论极限，是迄今为止报道的深红色/近红外发光二极管(LED)的最高值。同时，瞬态光谱和理论计算结果表明，该器件的发光来源于自由基双体激子单电子占据轨道最高占据轨道的跃迁。该研究成果是有机发光二极管研究领域的重大突破，展示了发光自由基在有机光电子领域的应用前景，为有机发光二极管研究开辟了新的方向。

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