中国科学院 a
综合体的合成路线
b
配合物的单晶结构显示为50%概率水平的椭球体，其中黄色代表铈，粉红色代表硼，蓝色代表氮，红色代表氧，灰色代表碳，为了清楚起见，省略了氢
c
该配合物的单晶结构显示为空间填充型，其中氢以白色显示
信用:、、、华谊方、杨汉南、、、张、、、、边祖强、陆正红、黄春辉 在这项工作中，作者展示了基于新型铈(ⅲ)配合物铈-1作为发射体的深蓝有机发光二极管的高外量子效率(EQE)，它可以达到100%的激子利用效率(EUE)
铈(ⅲ)配合物的激发态寿命短、发射光谱可调、成本低，有望开发出高效率、长期稳定的深蓝有机电致发光器件，并拓展到全色有机电致发光器件领域
与传统显示技术相比，有机发光二极管具有对比度高、色彩丰富、视角大、重量轻、灵活等优点
到目前为止，有机电致发光器件已经在小众显示市场上成功商业化，目前正在为其他应用(如固态照明)进行紧张的研究
在过去的三十年中，荧光、磷光、热激活延迟荧光(TADF)和有机自由基材料由于追求高效率、长期稳定性和低成本的有机电致发光器件而被用作发射体
铈(ⅲ)配合物作为有机电致发光器件中的一种新型发射体，具有许多潜在的优势
首先，作者提出理论激子利用效率(EUE)可以高达100%，因为铈(ⅲ)配合物显示从铈(ⅲ)(4 f1构型)离子中心的单电子的双体5d-4f跃迁，而不是单态和/或三态跃迁，这将不受自旋统计的限制
其次，铈(ⅲ)配合物在有机电致发光器件中预计更稳定，因为它们的激发态寿命通常为几十纳秒
第三，铈(ⅲ)配合物是固有的蓝色或紫外发射体，正如文献中所证明的，尽管理论上它们的发射颜色可能受配体场的影响
此外，铈(ⅲ)配合物价格低廉，因为地壳中铈的丰度为0
006重量%，比铱(0
0000001重量%)，甚至略高于铜(0
005重量%)
因此，铈(ⅲ)配合物具有开发高效率、长期稳定性和低成本的深蓝有机电致发光器件的潜力
然而，大多数报道的铈(ⅲ)配合物是非发射性的，因为发现经典的配体和溶剂分子在配位时淬灭铈(ⅲ)离子发光
因此，铈(ⅲ)配合物的电致发光研究很少，其优势尚未得到证实
迄今为止，文献中只有三个铈(ⅲ)配合物电致发光研究的例子
在这些例子中，最佳结果的最大外部量子效率(EQE)低于1%
作为一个突破，作者报道了一种新的中性铈(ⅲ)配合物铈-1与刚性天蝎座配体显示出高光致发光量子产率(PLQY)高达93%的掺杂薄膜，因此高平均EQE 12
原型有机发光二极管为4%
D1的主材是BCPO，D2的主材是TSPO1:CzSi
信用:、、、华谊方、杨汉南、、、张、、、、边祖强、陆正红、黄春辉 电子或空穴被铈(ⅲ)离子俘获，形成铈(ⅱ)*(顶部路线)或铈(ⅳ)(底部路线)；然后，空穴或电子注入使中间物质进入受激发的铈(ⅲ)*离子状态
信用:、、、华谊方、杨汉南、、、张、、、、边祖强、陆正红、黄春辉 通过在四氢呋喃(THF)中搅拌水溶助长剂(3，5-二甲基吡唑基)硼酸钾(KTpMe2)和铈(CF3SO3)3，伴随着由于溶剂中痕量水的水解，合成络合物Ce-1
通过两个多齿刚性配体的螯合配位，中心铈(ⅲ)离子被有效地保护免受环境猝灭的影响
Ce-1粉末发射深蓝光，光谱显示典型的铈(ⅲ)离子双峰发射，激发态寿命为42纳秒
其粉末的PLQY高达82%
关于铈-1的电致发光性能，本文首次采用双极BCPO作为主体材料
通过测试发射层(BCPO:Ce-1)的取向比和器件的EQE，推断器件中Ce-1的EUE高达100%
随后，本文采用了二氧化硅作为主体材料，大大提高了掺杂薄膜的量子效率至93%，最终优化后器件的最大EQE达到14%，最大亮度为1008 CD·m-2
该设备的国际照明委员会坐标为(0
146, 0
078)
本文还研究了光致发光和电致发光的机理
首先，铈-1粉末的电子顺磁共振波谱证实了铈-1是顺磁的
密度泛函理论计算还表明，第一个对称允许跃迁的施主和受主被认为是中心铈离子的4f和5d轨道
几十纳秒的激发态寿命和约2000 cm-1的双发射峰也表明深蓝光来自铈(ⅲ)离子的双5d-4f跃迁
通过比较器件的电致发光光谱与相应掺杂薄膜的光致发光光谱以及瞬态电致发光光谱，推断载流子的复合发生在铈-1配合物上而不是主体材料上
在进一步分析器件的开启电压和配体与中心离子之间的带隙的基础上，本文得出结论:铈(ⅲ)离子可以直接捕获电子/空穴形成双激子并发射深蓝光
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