Depuis sa naissance en laboratoire, La technologie des diodes électroluminescentes organiques (OLED) est devenue une industrie valant des dizaines de milliards de dollars au cours des trois dernières décennies. Dans les applications industrielles, les matériaux phosphorescents avec une efficacité d'utilisation des excitons (EUE) de 100 % ont été en mesure de répondre aux besoins des trois OLED primaires rouges et vertes pour l'affichage. Cependant, la longue durée de vie à l'état excité (généralement> 1 μs) et à haute énergie des états excités (> 2,8 eV) rendent l'OLED phosphorescent bleu peu stable. Par conséquent, les matériaux émettant de la lumière bleue actuellement utilisés sont toujours des matériaux fluorescents avec une faible EUE mais une courte durée de vie à l'état excité de la nanoseconde.

Les complexes traditionnels de terres rares de transition f-f ont les avantages de 100% EUE et d'émissions rouges et vertes très pures, par conséquent, ils ont été appliqués à la recherche OLED encore plus tôt que les matériaux phosphorescents. Cependant, la durée de vie intrinsèque en millisecondes à l'état excité de la transition f-f limite l'amélioration des performances du dispositif, faire des progrès lents de l'électroluminescence du complexe de terres rares pendant de nombreuses années.

Récemment, Une équipe de recherche de l'Université de Pékin a réalisé des OLED bleu ciel très efficaces en introduisant un complexe Ce-2 de terre rare de transition d-f, Ce-2 avec une durée de vie à l'état excité de l'ordre de la nanoseconde. Les auteurs ont prouvé que 100 % d'EUE peuvent être obtenus dans des OLED à base de complexe de cérium (III). Plus important encore, la stabilité du dispositif de Ce-2 est grandement améliorée par rapport à celle du complexe d'iridium (III) traditionnel avec une couleur d'émission similaire.

Différent des autres ions de terres rares trivalents, l'électron unique dans l'ion Ce (III) peut produire une transition 4f-5d autorisée par le spin et la parité, et la durée de vie à l'état excité n'est que de quelques dizaines de nanosecondes. Cependant, en raison de l'effet de trempe des ligands et des petites molécules dans l'environnement, la plupart des complexes Ce(III) ne sont pas émissifs. Le ligand de Ce-2 a une capacité de coordination multidentée et une structure relativement rigide, qui peut protéger efficacement l'ion Ce(III) central. Par conséquent, le rendement d'émission de Ce-2 dans le film dopé est de 95%, et la durée de vie à l'état excité est mesurée à 52 ns.

De façon intéressante, L'OLED à base de Ce-2 présente une efficacité quantique externe maximale de 20,8 %. Sur la base de ce résultat, on peut en déduire que l'EUE de l'appareil est proche de 100 %. Surtout, L'OLED à base de complexe Ce(III) a montré un roll-off plus faible, luminance maximale plus élevée, et une durée de vie plus longue d'environ 70 fois, par rapport à un OLED à base de complexe Ir (III) avec une couleur d'émission similaire. Une étude d'électroluminescence transitoire montre que la durée de vie à l'état excité du Ce-2 dans l'OLED n'est que de 1/16 de celle du complexe Ir(III) dans l'appareil. C'est la principale raison de l'amélioration des performances de l'appareil. Étant donné que les complexes Ce (III) ont à la fois une durée de vie de luminescence de 100 % EUE et de la nanoseconde, de tels émetteurs promettent de fabriquer des OLED bleues avec à la fois une efficacité et une stabilité élevées. Outre, considérant que les complexes Ce(III) ont des spectres d'émission ajustables et des coûts inférieurs, ces matériaux devraient devenir une nouvelle génération d'émetteurs pour obtenir un affichage et un éclairage OLED en couleur.