Светодиоды, излучающие синий свет, незаменимы в сфере полноцветных дисплеев, общего освещения и передачи оптических сигналов. Галогениды металлов на основе перовскита стали идеальными кандидатами для создания высокоэффективных синих светодиодов благодаря высокому квантовому выходу фотолюминесценции, превосходной чистоте цвета и простоте процесса получения раствора.
В настоящее время эффективность преобразования энергии в синих перовскитных светодиодах постоянно растет, однако их коэффициент полезного действия, который является ключевым показателем энергопотребления устройства, остается на низком уровне. По сравнению с красными и зелеными перовскитами, синие перовскиты имеют более широкую запрещенную зону, что приводит к более высокому энергопотреблению. Кроме того, изолирующие органические лиганды на поверхности квантовых точек (КТ) препятствуют переносу носителей заряда, что еще больше повышает рабочее напряжение устройства и ограничивает эффективность преобразования энергии.
Чтобы решить эту давнюю проблему несоответствия эффективности, исследователи из Университета Чжэнчжоу внедрили упорядоченный дипольный поливинилиденфторид в излучающий слой квантовых точек. Полимерные диполи эффективно регулируют направленный перенос и излучательную рекомбинацию электронов и дырок. Кроме того, полярные атомы в молекулах поливинилиденфторида пассивируют поверхностные дефекты квантовых точек на основе перовскита, значительно снижая паразитные потери энергии, не связанные с излучением.
Благодаря этой стратегии двойной модуляции оптимизированные синие квантовые светодиоды на основе перовскита демонстрируют рекордные для отрасли характеристики: пиковая эффективность преобразования энергии составляет 43,9 лм Вт−1, коэффициент использования энергии по сравнению с белым светом — 28,7 %, низкое напряжение включения — 2,2 В, а максимальная яркость — до 5474 кд м−2. Кроме того, устройства демонстрируют высокую спектральную стабильность и превосходную эксплуатационную надежность в условиях непрерывной работы.