Синие светодиоды (LED), являясь одним из трех основных цветов и источником возбуждающего света, предъявляют важные требования к применению в полноцветных дисплеях, общем освещении и передаче сигналов. В последние годы металлогалогенидные перовскиты стали перспективными кандидатами на роль недорогих синих светодиодов следующего поколения благодаря высокому квантовому выходу фотолюминесценции, высокой чистоте цвета и простоте обработки в растворе. Для достижения высокой производительности синих перовскитных светодиодов исследователи предложили различные стратегии, включая оптимизацию материалов, проектирование интерфейсов и разработку структуры устройства. На сегодняшний день внешняя квантовая эффективность (PE) синих перовскитных светодиодов достигла 26,4%, но энергетическая эффективность — ключевой показатель для оценки энергопотребления светодиодов — остается неудовлетворительной.
Учитывая огромный глобальный энергетический след светодиодной технологии и изначально более высокое энергопотребление синих перовскитов из-за их более широкой запрещенной зоны по сравнению с красными и зелеными аналогами, повышение эффективности преобразования энергии (PE) синих перовскитных светодиодов имеет решающее значение для проектирования энергоэффективных оптоэлектронных устройств. Значение PE определяется формулой PE = (π × L)/(J × V), где L, J и V представляют собой яркость, плотность тока и управляющее напряжение соответственно. Следовательно, для достижения высокой PE (дальности светового излучения) необходимо максимизировать яркость при одновременном снижении управляющего напряжения при определенной плотности тока. По сравнению со светодиодами на основе поликристаллических тонких пленок перовскита, светодиоды на основе квантовых точек (КТ) демонстрируют перспективность более высокой PE, поскольку сам излучатель на основе КТ обладает сильными характеристиками локализации носителей заряда, что позволяет достичь почти теоретической световой эффективности. Однако электроизоляционные свойства органических лигандов в КТ сильно затрудняют перенос и рекомбинацию носителей заряда, тем самым увеличивая управляющее напряжение и приводя к относительно низкой PE для этих устройств.
Сун Цзичжун, Яо Цзисун и другие исследователи из Чжэнчжоуского университета смогли снизить рабочее напряжение и усилить радиационную рекомбинацию в синих перовскитных QLED-дисплеях, внедрив упорядоченные дипольные структуры поли(1,1-дифторэтилена) в излучающий слой квантовых точек. Полимерные диполи, образованные PVDF, могут направлять электроны и дырки в центральную область излучающего слоя для радиационной рекомбинации, что помогает снизить рабочее напряжение устройства. Одновременно электроноакцепторный эффект атомов F в PVDF может эффективно пассивировать некоординированные ионы Pb²⁺, в то время как соответствующие атомы H могут взаимодействовать с галогенидными ионами в перовскитных квантовых точках, эффективно подавляя нерадиационную рекомбинацию. В результате была достигнута рекордная энергетическая эффективность 43,9 лм·Вт⁻¹ в синих перовскитных QLED-дисплеях, а также впечатляющая яркость 5474 кд·м⁻². Кроме того, оптимизированные устройства продемонстрировали стабильные спектры излучения и значительно улучшенную эксплуатационную стабильность, что свидетельствует о большом потенциале предложенной стратегии синих перовскитных QLED-дисплеев в практических приложениях.
