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d-f跃迁稀土配合物电致发光材料与器件研究

赵子丰  王李玎  战鸽  刘志伟  卞祖强  黄春辉  
【摘要】:f-f跃迁稀土配合物发光半峰宽窄、色纯度高,而且具备100%理论最大激子利用率,是一类重要的电致发光材料。但是宇称禁阻的f-f跃迁激发态寿命长,导致其有机发光二极管(OLED)器件效率滚降严重、最高亮度低、稳定性差,难以实际应用[1]。理论上,以铈(III)和铕(II)配合物为代表的d-f跃迁稀土配合物的激发态本征寿命较短,是一类优异的电致发光材料。但此类配合物大都稳定性差、发光弱,目前对它们电致发光性质的研究也非常少。电致发光性能[2-5]。如Fig.1所示的铈(III)配合物Ce-1和Ce-2具有纳秒级短激发态寿命,紫外激发下分别发射深蓝色和天蓝色光,光致发光量子产率(PLQY)均超过90%[2-3]。经过优化,两种材料在OLED中均实现了高效蓝色发光,首次证明了铈(III)配合物在OLED中具有理论最大100%的激子利用率。此外,Ce-1器件的CIE坐标可达(0.146, 0.078),Ce-2器件的工作稳定性相较于传统的磷光铱(III)配合物器件提高了近70倍。相比于铈(III)配合物,铕(II)配合物还原性强,很难在空气中稳定存在,研究难度更大。我们通过合理的分子结构设计制备了系列高空气/热稳定性和高发光效率的铕(II)配合物[4-5]。其中天蓝光Eu-1相比于橙光Eu-2在空气中的稳定性大大提升,其结晶粉末在空气中放置2200h后仍保持高达91%的PLQY,而Eu-3具有更好的电致发光表现,其OLED的最大外量子效率为17.7%,激子利用率也能达到100%。研究对于发展具有自主知识产权的OLED发光材料,实现我国稀土资源高价值利用具有重大意义。

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