Electroluminescent performance and color tuning of heteroleptic Cu(I) complex via controlled doping and layer engineering

D Diego Vilches (Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,) C Cristian Antoine (Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,) F Fabian Lara (Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,) A Alan R. Cabrera (Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,) F Felipe A. Angel (Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,) I Iván González-Pavez (Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales, Matemática y del Medio Ambiente, Universidad Tecnológica Metropolitana 2 , Las Palmeras 3360, Ñuñoa, Santiago 7800003,)

Abstract

We report the electroluminescent properties of a well-known Cu(I) complex based on P∧P-type ligands—specifically bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether (DPEphos)—and N∧N-type ligands, namely, 2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline (dmphen), [Cu(dmphen)(DPEphos)]BF4 (Cu1), as the emissive layer, transitioning from a light-emitting electrochemical cell (LEEC) to an organic light-emitting diode (OLED) configuration. No electroluminescence was observed in simple LEEC-type devices. However, the progressive introduction of injection and transport layers, and using 1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene (mCP) as a host matrix, enabled efficient emission centered at 530 nm. We achieved effective charge balance and confinement of the recombination zone within the host through systematic optimization of host and transport layer thicknesses. We further investigated the effect of Cu1 doping concentration in mCP (0%–30%) on the device performance and emission color. While 10% doping yielded the highest luminance and efficiency, the emission color was also modulated—from green with bluish hues at low doping to yellowish green at higher levels—demonstrating a straightforward strategy for color tuning using a single Cu(I) complex. Although Cu1 is not the most efficient emitter available, its well-characterized nature and response to device architecture make it an ideal model for understanding structure–function relationships. This study offers valuable insights into layer engineering and compositional tuning, which can facilitate the development of more efficient and color-tunable devices with next-generation Cu(I)-based emitters.

Article Details

Volume / Issue Vol. 127, Issue 16
Published October 20, 2025
ISSN 0003-6951
Publisher American Institute of Physics

Journal Info

Applied Physics Letters

American Institute of Physics

ISSN: 0003-6951 Physical Sciences

Authors (6)

D

Diego Vilches

Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,

C

Cristian Antoine

Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,

F

Fabian Lara

Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,

A

Alan R. Cabrera

Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,

F

Felipe A. Angel

Departamento de Química Inorgánica, Escuela de Química, Facultad de Química y de Farmacia, Pontificia Universidad Católica de Chile 1 , Santiago 7820436,

I

Iván González-Pavez

Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales, Matemática y del Medio Ambiente, Universidad Tecnológica Metropolitana 2 , Las Palmeras 3360, Ñuñoa, Santiago 7800003,