为了提高显示器的亮度、对比度和分辨率，同时降低生产成本和能源使用，科学家开发了几种类型的 LED，包括 OLED、基于量子点的 LED（QLED）、基于钙钛矿的 LED 和 Micro LED。日前，发表在《自然杂志》上的一项新研究表明，使用自由基的 OLED 出现新进展。
（Source：Nature）
11 月 22 日，《Nature》杂志刊发了吉林大学化学学院、超分子结构与材料国家重点实验室李峰教授研究团队和剑桥大学卡文迪许实验室（Cavendish Laboratory）Richard H. Friend 教授研究团队合作论文“高效双线态自由基发光二极管”。
李峰教授研究团队以 TTM 自由基做为核心，以 PCz 和 NCz 两个哢唑衍生物做为给体（Donor），得到了两个高效的电荷转移态（CT）红光自由基 TTM-3NCz、TTM-3PCz（如下图所示）。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%。
▲ 自由基 TTM、TTM-3NCz 和 TTM-3PCz 的分子结构。 （Source：吉林大学化学学院）
在吉林大学培英计划的支持下，透过与剑桥大学 Richard H. Friend 教授研究团队合作，以 TTM-3NCz、TTM-3PCz 掺杂薄膜为发光层制备的 OLED 最大 EQE 分别达到 27% 和 17%（如下图所示），其中 27% 的 EQE 已接近 100% IQE 的理论极限值，是目前为止已报导的深红光 / 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 SOMO→HOMO 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。
▲ 基于 TTM-3NCz、TTM-3PCz 的 OLED 的能级结构以及 EQE 曲线。(Source：吉林大学化学学院）
Tetsuro Kusamoto 和 Hiroshi Nishihara 解释，有机自由基只有奇数个电子，因此具有高反应性和化学不稳定性。但是，透过改变分子结构，一些自由基在空气下会变得稳定。自 2006 年以来，研究已经证明了自由基发光稳定以及将它们用于照明材料和器件的可能性。
他们的评论指出，目前，基于自由基的 OLED 只在有限的颜色范围内发光，因为只报导了少量稳定的发光自由基，而且发光自由基的电子特性使得它们难以发处蓝色（高能量）光。评论表示，未来的研究可以集中在如何调整有机自由基来产生多种颜色。由于最近开发了基于自由基的 OLED，因此有进一步改进的潜力。
（本文由 LEDinside 授权转载；首图来源：shutterstock）
