北京大学实现Tb（III）配合物电致发光新突破

　　稀土是我国的战略资源，大多数稀土离子具有丰富的能级结构，其发光性质一直是学术界研究的热点。稀土基发光材料在显示、照明、传感、生物成像和防伪等领域存在广泛应用。随着新型照明显示技术有机发光二极管（OLED）的兴起，稀土配合物作为OLED的发光材料是一个颇具前景的研究方向。
　　不久前，基于d–f跃迁发光的稀土配合物的OLED取得了突破，其外量子效率（EQE）超过20%（Nat. Sci. Rev., 2021, 8, nwaa193）。而f–f跃迁发光的稀土离子如Tb(III)、Eu(III)的配合物由于受到宇称禁阻选律影响，激发态寿命长（ms量级），导致其器件中激子湮灭效应严重，长期以来效率与亮度提高有限，进展缓慢。
　　图1 Tb(CPMIP)3单晶结构（氢原子已省略）
　　近日， 北京大学光电功能材料与器件课题组赵子丰、禹钢、卫慧波 等 设计了一种新型的氰基取代的吡唑啉酮配体CPMIP。 X射线衍射单晶结构解析表明，当该配体形成Tb(III)配合物时，苯环上的氰基可以与相邻的Tb3+配位，形成交互配位的双核结构（图1）。得益于此，Tb(CPMIP)3具有优良的热稳定性，其玻璃化转变温度为156 ，分解温度可达382 。同时，配合物保留了良好的升华性能，为真空蒸镀法制备OLED器件提供了可能。
　　Tb(CPMIP)3还具备优秀的光致发光性能。 其晶体粉末的光致发光量子效率为97.1%，掺杂薄膜可达98.9%。经过一系列器件优化，基于Tb(CPMIP)3制备的电致发光器件最大EQE为19.7%，最大亮度为1383 cd/m2。器件的表现详见图2。
　　图2 电致发光性能. (a) OLED结构; (b) 电致发光光谱; (c) 电流密度-电压-亮度曲线; (d) 效率-亮度曲线.
　　该工作首次将Tb(III)配合物电致发光器件的EQE做到了接近20%的理论最高水平，从实验上证实了稀土f-f跃迁稀土配合物可以100%利用激子。这也是f-f跃迁发光稀土配合物OLED的效率新纪录。
　　该成果以＂ Efficient green OLEDs achieved by a terbium(III) complex with photoluminescent quantum yield close to 100% ＂为题，最新在线发表于  Science China Chemistry  上（doi:10.1007/s11426-021-1036-0）。
　　来源：中国科学化学
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　　https://link.springer.com/article/10.1007/s11426-021-1036-0