Desde su nacimiento en el laboratorio, La tecnología de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) se ha convertido en una industria valorada en decenas de miles de millones de dólares en las últimas tres décadas. En aplicaciones industriales, Los materiales fosforescentes con una eficiencia de utilización de excitones (EUE) del 100% han podido satisfacer las necesidades de los OLED de tres colores primarios rojo y verde para la visualización. Sin embargo, la larga vida útil del estado excitado (generalmente> 1 μs) y alta energía de estados excitados (> 2,8 eV) hacen que el OLED azul fosforescente sea poco estable. Por lo tanto, los materiales emisores de luz azul que se utilizan actualmente siguen siendo materiales fluorescentes con un EUE bajo pero una vida útil en estado excitado de nanosegundos breve.

Los complejos tradicionales de tierras raras de transición f-f tienen las ventajas de 100% EUE y emisiones rojas y verdes de alta pureza, por lo tanto, se han aplicado a la investigación OLED incluso antes que los materiales fosforescentes. Sin embargo, La vida útil intrínseca del estado excitado de milisegundos de la transición f-f limita la mejora del rendimiento del dispositivo, haciendo un lento progreso de la electroluminiscencia del complejo de tierras raras durante muchos años.

Recientemente, Un equipo de investigación de la Universidad de Pekín logró OLED celestes altamente eficientes mediante la introducción de un complejo Ce-2 de cerio (III) de tierras raras de transición d-f con una vida útil en estado excitado de nanosegundos. Los autores demostraron que se puede lograr un 100% de EUE en OLED basados ​​en complejos de cerio (III). Más importante, la estabilidad del dispositivo de Ce-2 se mejora mucho en comparación con la del complejo tradicional de iridio (III) con un color de emisión similar.

A diferencia de otros iones trivalentes de tierras raras, el único electrón en el ion Ce (III) puede producir una transición 4f-5d con espín permitido y paridad permitida, y la vida útil del estado excitado es de solo decenas de nanosegundos. Sin embargo, debido al efecto de extinción de ligandos y pequeñas moléculas en el medio ambiente, la mayoría de los complejos de Ce (III) no son emisores. El ligando de Ce-2 tiene capacidad de coordinación multidentada y una estructura relativamente rígida, que puede proteger eficazmente el ion Ce (III) central. Por lo tanto, la eficiencia de emisión de Ce-2 en la película dopada es del 95%, y la vida útil del estado excitado se mide como 52 ns.

Curiosamente, OLED basado en Ce-2 exhibe una eficiencia cuántica externa máxima del 20,8%. Basado en este resultado, se puede inferir que el EUE del dispositivo es cercano al 100%. Principalmente importante, El OLED basado en el complejo Ce (III) mostró una reducción menor, mayor luminancia máxima, y una vida útil más larga en ~ 70 veces, en comparación con un OLED basado en el complejo Ir (III) con un color de emisión similar. El estudio de electroluminiscencia transitoria muestra que la vida útil en estado excitado de Ce-2 en OLED es solo 1/16 de la del complejo Ir (III) en el dispositivo. Es la razón principal para la mejora del rendimiento del dispositivo. Dado que los complejos de Ce (III) tienen una vida útil de luminiscencia de 100% EUE y nanosegundos, Dichos emisores prometen fabricar OLED azules con alta eficiencia y estabilidad. Además, considerando que los complejos de Ce (III) tienen espectros de emisión ajustables y menores costos, Se espera que dichos materiales se conviertan en una nueva generación de emisores para lograr una pantalla e iluminación OLED a todo color.