Сините светодиоди (LED), като един от трите основни цвята и източник на възбуждаща светлина, имат важни изисквания за приложение в пълноцветни дисплеи, общо осветление и предаване на сигнали. През последните години метал-халогенните перовскити се превърнаха в силни кандидати за следващо поколение евтини сини светодиоди, благодарение на високия им квантов добив на фотолуминесценция, високата чистота на цвета и лесната обработваемост на разтвора. За да се постигнат високопроизводителни сини перовскитни светодиоди, изследователите са предложили различни стратегии, включително оптимизация на материалите, инженеринг на интерфейси и проектиране на структурата на устройството. Към днешна дата външната квантова ефективност (PE) на сините перовскитни светодиоди е достигнала 26,4%, но енергийната ефективност – ключов показател за оценка на консумацията на енергия на светодиодите – остава незадоволителна.
Като се има предвид огромният глобален енергиен отпечатък на LED технологията и по-високата консумация на енергия на сините перовскити поради по-широката им забранена зона в сравнение с червените и зелените им аналози, подобряването на PE (енергийно ефективния енергиен отпечатък) на сините перовскитни светодиоди е от решаващо значение за проектирането на енергийно ефективни оптоелектронни устройства. Стойността на PE се определя от формулата PE = (π × L)/(J × V), където L, J и V представляват съответно яркост, плътност на тока и управляващо напрежение. Следователно, за да се постигне високо PE (разстояние на светлинно излъчване), е необходимо да се увеличи максимално яркостта, като същевременно се намали управляващото напрежение при определена плътност на тока. В сравнение със светодиодите, базирани на тънки поликристални перовскитни филми, квантовите точки (QD) показват потенциал за по-високо PE, тъй като самият QD емитер притежава силни характеристики на ограничаване на носителите, което позволява почти теоретична светлинна ефективност. Електроизолационните свойства на органичните лиганди в QD обаче силно възпрепятстват транспорта и рекомбинацията на носителите, като по този начин увеличават управляващото напрежение и водят до относително ниско PE за тези устройства.
Сонг Джиджонг, Яо Джисонг и други от университета в Джънджоу успяха да намалят задвижващото напрежение и да подобрят радиационната рекомбинация на сините перовскитни QLED диоди, като вмъкнаха подредени диполни структури от поли(1,1-дифлуороетилен) в излъчващия слой на квантовата точка. Полимерните диполи, образувани от PVDF, могат да насочват електрони и дупки в централната област на излъчващия слой за радиационна рекомбинация, което спомага за намаляване на задвижващото напрежение на устройството. Едновременно с това, електронооттеглящият ефект на F атомите върху PVDF може ефективно да пасивира некоординирания Pb²⁺, докато съответните H атоми могат да взаимодействат с халогенидни йони в перовскитните QD, ефективно потискайки нерадиационната рекомбинация. В резултат на това, рекордна енергийна ефективност от 43,9 lm W⁻¹ беше успешно постигната в сини перовскитни QLED диоди, заедно с впечатляваща яркост от 5474 cd m⁻². Освен това, оптимизираните устройства показаха стабилни емисионни спектри и значително подобрена оперативна стабилност, демонстрирайки големия потенциал на предложената стратегия за син перовскитен QLED в практически приложения.
