Οι μπλε δίοδοι εκπομπής φωτός (LED), ως ένα από τα τρία κύρια χρώματα και πηγή φωτός διέγερσης, έχουν σημαντικές απαιτήσεις εφαρμογής σε οθόνες πλήρους χρώματος, γενικό φωτισμό και μετάδοση σήματος. Τα τελευταία χρόνια, οι περοβσκίτες μεταλλικών αλογονιδίων έχουν γίνει ισχυροί υποψήφιοι για τα μπλε LED χαμηλού κόστους επόμενης γενιάς λόγω της υψηλής κβαντικής απόδοσης φωτοφωταύγειας, της υψηλής καθαρότητας χρώματος και της εύκολης επεξεργασίας διαλύματος. Για την επίτευξη μπλε LED περοβσκίτη υψηλής απόδοσης, οι ερευνητές έχουν προτείνει διάφορες στρατηγικές, όπως βελτιστοποίηση υλικών, μηχανική διεπαφής και σχεδιασμό δομής συσκευών. Μέχρι σήμερα, η εξωτερική κβαντική απόδοση (PE) των μπλε LED περοβσκίτη έχει φτάσει το 26,4%, αλλά η ενεργειακή απόδοση - ένας βασικός δείκτης για την αξιολόγηση της κατανάλωσης ενέργειας των LED - παραμένει μη ικανοποιητική.
Δεδομένου του τεράστιου παγκόσμιου ενεργειακού αποτυπώματος της τεχνολογίας LED και της εγγενώς υψηλότερης κατανάλωσης ενέργειας των μπλε περοβσκιτών λόγω του ευρύτερου ενεργειακού χάσματος σε σύγκριση με τα κόκκινα και πράσινα αντίστοιχα, η βελτίωση του PE των μπλε περοβσκιτικών LED είναι ζωτικής σημασίας για τον σχεδιασμό ενεργειακά αποδοτικών οπτοηλεκτρονικών συσκευών. Η τιμή PE καθορίζεται από τον τύπο PE = (π × L)/(J × V), όπου τα L, J και V αντιπροσωπεύουν τη φωτεινότητα, την πυκνότητα ρεύματος και την τάση οδήγησης, αντίστοιχα. Επομένως, για να επιτευχθεί υψηλή PE (απόσταση φωτεινής εκπομπής), είναι απαραίτητο να μεγιστοποιηθεί η φωτεινότητα μειώνοντας παράλληλα την τάση οδήγησης σε μια συγκεκριμένη πυκνότητα ρεύματος. Σε σύγκριση με τα LED που βασίζονται σε λεπτές πολυκρυσταλλικές μεμβράνες περοβσκίτη, τα LED κβαντικών κουκκίδων (QD) δείχνουν πολλά υποσχόμενα για υψηλότερο PE επειδή ο ίδιος ο εκπομπός QD διαθέτει ισχυρά χαρακτηριστικά περιορισμού φορέων, επιτρέποντας σχεδόν θεωρητική φωτεινή απόδοση. Ωστόσο, οι ιδιότητες ηλεκτρικής μόνωσης των οργανικών υποκαταστατών στα QD εμποδίζουν σοβαρά τη μεταφορά και τον ανασυνδυασμό φορέων, αυξάνοντας έτσι την τάση οδήγησης και με αποτέλεσμα σχετικά χαμηλή PE για αυτές τις συσκευές.
Οι Song Jizhong, Yao Jisong και άλλοι από το Πανεπιστήμιο Zhengzhou κατάφεραν να μειώσουν την τάση οδήγησης και να ενισχύσουν τον ακτινοβολικό ανασυνδυασμό των μπλε QLED περοβσκίτη εισάγοντας διατεταγμένες διπολικές δομές πολυ(1,1-διφθοροαιθυλενίου) στο στρώμα εκπομπής QD. Τα πολυμερικά δίπολα που σχηματίζονται από το PVDF μπορούν να καθοδηγήσουν ηλεκτρόνια και οπές στην κεντρική περιοχή του στρώματος εκπομπής για ακτινοβολικό ανασυνδυασμό, γεγονός που βοηθά στη μείωση της τάσης οδήγησης της συσκευής. Ταυτόχρονα, η επίδραση απόσπασης ηλεκτρονίων των ατόμων F στο PVDF μπορεί να παθητικοποιήσει αποτελεσματικά το ασυντόνιστο Pb²⁺, ενώ τα αντίστοιχα άτομα H μπορούν να αλληλεπιδράσουν με ιόντα αλογονιδίων στα QD περοβσκίτη, καταστέλλοντας αποτελεσματικά τον μη ακτινοβολικό ανασυνδυασμό. Ως αποτέλεσμα, επιτεύχθηκε με επιτυχία μια ρεκόρ απόδοσης ισχύος 43,9 lm W⁻¹ σε μπλε QLED περοβσκίτη, μαζί με μια εντυπωσιακή φωτεινότητα 5474 cd m⁻². Επιπλέον, οι βελτιστοποιημένες συσκευές παρουσίασαν σταθερά φάσματα εκπομπής και σημαντικά βελτιωμένη λειτουργική σταθερότητα, καταδεικνύοντας τις μεγάλες δυνατότητες της προτεινόμενης στρατηγικής QLED με μπλε περοβσκίτη σε πρακτικές εφαρμογές.
