A kék fénykibocsátó diódák (LED-ek), mint a három alapszín egyike és gerjesztő fényforrás, fontos alkalmazási követelményekkel rendelkeznek a teljes színű kijelzőkben, az általános világításban és a jelátvitelben. Az elmúlt években a fémhalogenid perovszkitok erős jelöltté váltak a következő generációs, alacsony költségű kék LED-ek számára a magas fotolumineszcencia kvantumhozamuk, a nagy színtisztaságuk és az egyszerű oldatfeldolgozhatóságuk miatt. A nagy teljesítményű kék perovszkit LED-ek elérése érdekében a kutatók különféle stratégiákat javasoltak, beleértve az anyagoptimalizálást, az interfész-tervezést és az eszközszerkezet-tervezést. A mai napig a kék perovszkit LED-ek külső kvantumhatásfoka (PE) elérte a 26,4%-ot, de az energiahatékonyság – amely kulcsfontosságú mutató a LED-ek energiafogyasztásának értékeléséhez – továbbra sem kielégítő.
Tekintettel a LED-technológia hatalmas globális energialábnyomára és a kék perovszkitok eredendően magasabb energiafogyasztására a vörös és zöld megfelelőikhez képest szélesebb tiltott sávjuk miatt, a kék perovszkit LED-ek PE-értékének javítása kulcsfontosságú az energiahatékony optoelektronikai eszközök tervezéséhez. A PE-értéket a PE = (π × L)/(J × V) képlet határozza meg, ahol L, J és V a fényerőt, az áramsűrűséget és a meghajtófeszültséget jelöli. Ezért a magas PE (fénykibocsátási távolság) eléréséhez maximalizálni kell a fényerőt, miközben egy adott áramsűrűségnél csökkentjük a meghajtófeszültséget. A perovszkit polikristályos vékonyrétegeken alapuló LED-ekhez képest a kvantumpötty (QD) LED-ek ígéretesek a magasabb PE szempontjából, mivel maga a QD-emitter erős töltéshordozó-befogási tulajdonságokkal rendelkezik, ami közel elméleti fényhatásfokot tesz lehetővé. A QD-kben lévő szerves ligandumok elektromos szigetelő tulajdonságai azonban súlyosan akadályozzák a töltéshordozó-transzportot és a rekombinációt, ezáltal növelve a meghajtófeszültséget és viszonylag alacsony PE-t eredményezve ezeknél az eszközöknél.
A Zhengzhoui Egyetem munkatársai, Song Jizhong és Yao Jisong csökkentették a kék perovszkit QLED-ek meghajtófeszültségét és fokozták a sugárzási rekombinációt azáltal, hogy rendezett poli(1,1-difluor-etilén) dipólusszerkezeteket helyeztek a kvantumpont-emittáló rétegbe. A PVDF által képzett polimer dipólusok elektronokat és lyukakat vezethetnek az emittáló réteg központi régiójába a sugárzási rekombinációhoz, ami segít csökkenteni az eszköz meghajtófeszültségét. Ezzel egyidejűleg az F-atomok PVDF-re gyakorolt elektronszívó hatása hatékonyan passziválhatja a nem koordinált Pb²⁺-ot, míg a megfelelő H-atomok kölcsönhatásba léphetnek a perovszkit kvantumpontokban lévő halogenidionokkal, hatékonyan elnyomva a nem sugárzási rekombinációt. Ennek eredményeként a kék perovszkit QLED-ekben rekordot döntő 43,9 lm W⁻¹ energiahatékonyságot értek el, lenyűgöző 5474 cd m⁻² fényerő mellett. Továbbá az optimalizált eszközök stabil emissziós spektrumot és jelentősen javuló működési stabilitást mutattak, ami demonstrálja a javasolt kék perovszkit QLED stratégia nagy potenciálját a gyakorlati alkalmazásokban.
