Diodele emițătoare de lumină albastră (LED-uri), fiind una dintre cele trei culori primare și o sursă de lumină de excitație, au cerințe importante de aplicare în afișajele full-color, iluminatul general și transmisia semnalelor. În ultimii ani, perovskitele cu halogenuri metalice au devenit candidați puternici pentru LED-urile albastre de generație următoare, cu costuri reduse, datorită randamentului cuantic ridicat de fotoluminescență, purității ridicate a culorii și procesabilității ușoare în soluție. Pentru a obține LED-uri cu perovskit albastru de înaltă performanță, cercetătorii au propus diverse strategii, inclusiv optimizarea materialelor, ingineria interfeței și proiectarea structurii dispozitivelor. Până în prezent, eficiența cuantică externă (PE) a LED-urilor cu perovskit albastru a atins un nivel de 26,4%, dar eficiența energetică - un indicator cheie pentru evaluarea consumului de energie al LED-urilor - rămâne nesatisfăcătoare.
Având în vedere amprenta energetică globală uriașă a tehnologiei LED și consumul de energie inerent mai mare al perovskiților albaștri datorită benzii lor interzise mai largi în comparație cu omologii lor roșii și verzi, îmbunătățirea PE a LED-urilor cu perovskit albastru este crucială pentru proiectarea dispozitivelor optoelectronice eficiente din punct de vedere energetic. Valoarea PE este determinată de formula PE = (π × L)/(J × V), unde L, J și V reprezintă luminanța, densitatea de curent și, respectiv, tensiunea de excitație. Prin urmare, pentru a obține un PE (distanță de emisie luminoasă) ridicat, este necesar să se maximizeze luminozitatea, reducând în același timp tensiunea de excitație la o densitate de curent specifică. Comparativ cu LED-urile bazate pe pelicule subțiri policristaline de perovskit, LED-urile cu puncte cuantice (QD) sunt promițătoare pentru un PE mai mare, deoarece emițătorul QD în sine posedă caracteristici puternice de confinare a purtătorilor de sarcină, permițând o eficiență luminoasă aproape teoretică. Cu toate acestea, proprietățile de izolare electrică ale liganzilor organici din QD-uri împiedică sever transportul și recombinarea purtătorilor de sarcină, crescând astfel tensiunea de excitație și rezultând un PE relativ scăzut pentru aceste dispozitive.
Song Jizhong, Yao Jisong și alții de la Universitatea Zhengzhou au reușit să reducă tensiunea de excitație și să îmbunătățească recombinarea radiativă a QLED-urilor cu perovskit albastru prin inserarea unor structuri dipolare ordonate de poli(1,1-difluoroetilenă) în stratul emițător QD. Dipolii polimerici formați de PVDF pot ghida electronii și golurile în regiunea centrală a stratului emițător pentru recombinare radiativă, ceea ce ajută la reducerea tensiunii de excitație a dispozitivului. Simultan, efectul de atragere a electronilor al atomilor de F pe PVDF poate pasiva eficient Pb²⁺ necoordonat, în timp ce atomii de H corespunzători pot interacționa cu ionii de halogenură din QD-urile cu perovskit, suprimând eficient recombinarea non-radiativă. Drept urmare, s-a obținut cu succes o eficiență energetică record de 43,9 lm W⁻¹ în QLED-urile cu perovskit albastru, împreună cu o luminozitate impresionantă de 5474 cd m⁻². În plus, dispozitivele optimizate au prezentat spectre de emisie stabile și o stabilitate operațională semnificativ îmbunătățită, demonstrând marele potențial al strategiei QLED cu perovskit albastru propuse în aplicații practice.
