Sinds zijn geboorte in het laboratorium, Organic Light Emitting Diode (OLED)-technologie heeft zich in de afgelopen drie decennia ontwikkeld tot een industrie die tientallen miljarden dollars waard is. Bij industriële toepassingen, de fosforescerende materialen met 100% exciton-gebruiksefficiëntie (EUE) hebben kunnen voldoen aan de behoeften van drie primaire rode en groene OLED's voor weergave. Echter, de lange levensduur in aangeslagen toestand (meestal> 1 μs) en hoge energie in aangeslagen toestanden (> 2,8 eV) maken blauwe fosforescerende OLED slecht stabiel. Daarom, de blauwlicht-emitterende materialen die momenteel worden gebruikt, zijn nog steeds fluorescerende materialen met een lage EUE maar een korte levensduur van nanoseconden in aangeslagen toestand.

De traditionele ff-transitie zeldzame-aardecomplexen hebben de voordelen van 100% EUE en zeer zuivere rode en groene emissies, daarom zijn ze zelfs eerder toegepast op OLED-onderzoek dan fosforescerende materialen. Echter, de intrinsieke milliseconde levensduur van de aangeslagen toestand van de ff-overgang beperkt de verbetering van de apparaatprestaties, het maken van langzame vooruitgang van zeldzame-aarde complexe elektroluminescentie gedurende vele jaren.

Onlangs, een onderzoeksteam van de Universiteit van Peking heeft zeer efficiënte hemelsblauwe OLED's bereikt door een df-transitie zeldzame aarde cerium (III) complex Ce-2 met een nanoseconde levensduur in aangeslagen toestand te introduceren. De auteurs bewezen dat 100% EUE kan worden bereikt in op cerium (III) complex gebaseerde OLED's. Het belangrijkste is, de apparaatstabiliteit van Ce-2 is aanzienlijk verbeterd in vergelijking met die van het traditionele iridium (III) -complex met een vergelijkbare emitterende kleur.

Anders dan andere driewaardige zeldzame-aarde-ionen, het enkele elektron in Ce (III) ion kan spin-toegestane en pariteit-toegestane 4f-5d-overgangen produceren, en de levensduur van de aangeslagen toestand is slechts tientallen nanoseconden. Echter, vanwege het uitdovende effect van liganden en kleine moleculen in de omgeving, de meeste Ce(III)-complexen zijn niet emissief. Het ligand van Ce-2 heeft een multidentaat coördinatievermogen en een relatief stijve structuur, die het centrale Ce (III) ion effectief kan beschermen. Daarom, de emissie-efficiëntie van Ce-2 in de gedoteerde film is 95%, en de levensduur van de aangeslagen toestand wordt gemeten als 52 ns.

interessant, Op Ce-2 gebaseerde OLED vertoont een maximale externe kwantumefficiëntie van 20,8%. Op basis van dit resultaat, hieruit kan worden afgeleid dat de EUE van het apparaat bijna 100% is. vooral belangrijk, Op Ce(III)-complex gebaseerde OLED vertoonde een kleinere roll-off, hogere maximale luminantie, en een langere levensduur van ~ 70 keer, in vergelijking met een op Ir(III)-complex gebaseerde OLED met een vergelijkbare emitterende kleur. Onderzoek naar voorbijgaande elektroluminescentie toont aan dat de levensduur van Ce-2 in OLED in aangeslagen toestand slechts 1/16 is van die van het Ir(III)-complex in het apparaat. Dit is de belangrijkste reden voor de verbetering van de prestaties van het apparaat. Aangezien Ce(III)-complexen een luminescentielevensduur van zowel 100% EUE als nanoseconden hebben, dergelijke emitters zijn veelbelovend om blauwe OLED's te fabriceren met zowel hoge efficiëntie als stabiliteit. Daarnaast, overwegende dat Ce(III)-complexen instelbare emissiespectra en lagere kosten hebben, dergelijke materialen zullen naar verwachting een nieuwe generatie emitters worden om een ​​OLED-display en verlichting in kleur te realiseren.