p Nesse trabalho, os autores demonstraram uma alta eficiência quântica externa (EQE) em diodos emissores de luz orgânica azul profundo (OLEDs) com base em um novo complexo de cério (III) Ce-1 como emissor, que pode atingir 100% de eficiência de utilização de excitons (EUE). Juntamente com seu curto tempo de vida no estado de excitação, espectro de emissão ajustável, e baixo custo, complexo de cério (III) tem o potencial de desenvolver OLEDs de azul profundo com alta eficiência e estabilidade de longo prazo, e também para expandir no campo de OLEDs coloridos. p Em comparação com as tecnologias de exibição tradicionais, diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) têm muitas vantagens, como alto contraste, colorido, grande ângulo de visão, peso leve, flexibilidade, e assim por diante. Até agora, Os OLEDs foram comercializados com sucesso no mercado de display de nicho e agora estão sob intensa pesquisa para outras aplicações, como iluminação de estado sólido.

p Durante as últimas três décadas, fluorescência, fosforescência, fluorescência retardada termicamente ativada (TADF), e materiais radicais orgânicos foram posteriormente aplicados como emissores devido à busca de alta eficiência, Estabilidade de longa duração, e OLEDs de baixo custo. Como um novo tipo de emissor em OLEDs, complexos de cério (III) têm muitas vantagens potenciais. Primeiro, os autores propõem que a eficiência teórica de utilização do exciton (EUE) pode ser tão alta quanto 100%, uma vez que o complexo de cério (III) mostra uma transição de dupleto 5d-4f do elétron único do centro de íons de cério (III) (configuração 4f1) em vez de uma transição singlete e / ou tripla, que não será limitado por estatísticas de rotação.

p Segundo, Espera-se que os complexos de cério (III) sejam mais estáveis ​​em OLEDs, uma vez que seus tempos de vida no estado excitado são geralmente de dezenas de nanossegundos. Terceiro, complexos de cério (III) são emissores inerentes de azul ou ultravioleta, como demonstrado na literatura, embora suas cores de emissão pudessem ser teoricamente afetadas pelo campo de ligantes. Além disso, complexos de cério (III) são baratos porque a abundância de cério na crosta terrestre é de 0,006% em peso, que é quatro ordens de magnitude maior do que a do irídio (0,0000001% em peso) e até ligeiramente maior do que a do cobre (0,005% em peso). Portanto, o complexo de cério (III) tem potencial para desenvolver OLEDs de azul profundo com alta eficiência, Estabilidade de longa duração, e baixo custo.

p Contudo, a maioria dos complexos de cério (III) relatados são não emissivos porque ligantes clássicos e moléculas de solvente são encontrados para extinguir a luminescência do íon de cério (III) após a coordenação. Portanto, estudos de eletroluminescência em complexos de cério (III) são muito raros, e suas vantagens não foram demonstradas. A data, existem apenas três exemplos de estudos de eletroluminescência de complexos de cério (III) na literatura. Entre esses exemplos, a eficiência quântica externa máxima (EQE) do melhor resultado está abaixo de 1%. Como uma descoberta, os autores relatam um novo e neutro complexo Ce-1 de cério (III) com ligantes de escorpionato rígidos mostrando um alto rendimento quântico de fotoluminescência (PLQY) de até 93% em filme dopado e, conseqüentemente, um EQE médio alto de 12,4% em protótipos de OLEDs.

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p O complexo Ce-1 foi sintetizado pela agitação de potássio hydrotris (3, 5-dimetilpirazolil) borato (KTpMe ₂ ) com Ce (CF ₃ TÃO ₃ ) ₃ em tetrahidrofurano (THF), acompanhada por hidrólise devido a uma pequena quantidade de água no solvente. Através da coordenação quelante dos dois ligantes rígidos multidentados, o íon cério (III) central é efetivamente protegido da influência da extinção ambiental. O pó Ce-1 emite luz azul profunda, e o espectro mostra a emissão típica de pico duplo de íons de cério (III) com um tempo de vida de estado excitado de 42 nanossegundos. O PLQY de seu pó chega a 82%.

p Quanto à propriedade de eletroluminescência de Ce-1, este artigo usa primeiro o BCPO bipolar como o material hospedeiro. Através do teste de PLQY e da proporção de orientação da camada emissora (BCPO:Ce-1), e o EQE do dispositivo, o EUE de Ce-1 no dispositivo é deduzido como sendo 100%. Subseqüentemente, este artigo emprega o TSPO1:CzSi como material hospedeiro para aumentar significativamente o PLQY do filme dopado para 93%, e finalmente o EQE máximo do dispositivo otimizado chega a 14% com o brilho máximo de 1008 cd m ^-2 . As coordenadas da Commission Internationale de L'Eclairage (CIE) deste dispositivo são (0,146, 0,078).

p Nesse artigo, os mecanismos de fotoluminescência e eletroluminescência também são estudados. Primeiro, a espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) do pó de Ce-1 confirmou que Ce-1 é paramagnética. Os cálculos da teoria funcional da densidade (DFT) também mostram que o doador e o aceitador para a primeira simetria permitida transição foram reconhecidos como os orbitais 4f e 5d do íon de cério (III) central. O tempo de vida em estado excitado de dezenas de nanossegundos e o pico de emissão dupla com uma diferença de energia de ~ 2000 cm ^-1 também indicam que a luz azul-escura vem da transição do dubleto 5d-4f do íon cério (III). Ao comparar o espectro de eletroluminescência do dispositivo com o espectro de fotoluminescência do filme dopado correspondente, e o espectro de eletroluminescência transiente, deduz-se que a recombinação de portadores ocorre no complexo Ce-1 em vez do material hospedeiro. Com base em uma análise mais aprofundada da voltagem de ativação do dispositivo e o bandgap entre o ligante e o íon central, este artigo conclui que os íons de cério (III) podem capturar elétrons / buracos diretamente para formar excitons dupletos e emitir luz azul profunda.