Os diodos emissores de luz (LEDs) azuis, uma das três cores primárias e fonte de luz de excitação, têm importantes aplicações em displays coloridos, iluminação geral e transmissão de sinais. Nos últimos anos, as perovskitas de haleto metálico tornaram-se fortes candidatas para LEDs azuis de baixo custo de próxima geração, devido ao seu alto rendimento quântico de fotoluminescência, alta pureza de cor e fácil processamento em solução. Para alcançar LEDs de perovskita azuis de alto desempenho, pesquisadores têm proposto diversas estratégias, incluindo otimização de materiais, engenharia de interfaces e projeto da estrutura do dispositivo. Até o momento, a eficiência quântica externa (PE) dos LEDs de perovskita azuis atingiu 26,4%, mas a eficiência energética — um indicador chave para avaliar o consumo de energia dos LEDs — permanece insatisfatória.
Considerando a enorme pegada energética global da tecnologia LED e o consumo de energia inerentemente maior das perovskitas azuis devido à sua banda proibida mais ampla em comparação com as perovskitas vermelhas e verdes, melhorar a eficiência luminosa (PE) dos LEDs de perovskita azul é crucial para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos energeticamente eficientes. O valor da PE é determinado pela fórmula PE = (π × L)/(J × V), onde L, J e V representam a luminância, a densidade de corrente e a tensão de acionamento, respectivamente. Portanto, para alcançar uma alta PE (distância de emissão luminosa), é necessário maximizar o brilho e, ao mesmo tempo, reduzir a tensão de acionamento para uma densidade de corrente específica. Comparados aos LEDs baseados em filmes finos policristalinos de perovskita, os LEDs de pontos quânticos (QDs) mostram-se promissores para uma PE mais alta, pois o próprio emissor de QD possui fortes características de confinamento de portadores, permitindo uma eficiência luminosa próxima da teórica. No entanto, as propriedades de isolamento elétrico dos ligantes orgânicos nos QDs dificultam severamente o transporte e a recombinação de portadores, aumentando assim a tensão de acionamento e resultando em uma PE relativamente baixa para esses dispositivos.
Song Jizhong, Yao Jisong e outros pesquisadores da Universidade de Zhengzhou conseguiram reduzir a tensão de operação e aumentar a recombinação radiativa de QLEDs de perovskita azul inserindo estruturas dipolares ordenadas de poli(1,1-difluoroetileno) (PVDF) na camada emissora de pontos quânticos. Os dipolos poliméricos formados pelo PVDF podem guiar elétrons e lacunas para a região central da camada emissora para recombinação radiativa, o que ajuda a reduzir a tensão de operação do dispositivo. Simultaneamente, o efeito de retirada de elétrons dos átomos de flúor (F) no PVDF pode passivar efetivamente o Pb²⁺ não coordenado, enquanto os átomos de hidrogênio (H) correspondentes podem interagir com os íons haleto nos pontos quânticos de perovskita, suprimindo efetivamente a recombinação não radiativa. Como resultado, uma eficiência energética recorde de 43,9 lm W⁻¹ foi alcançada com sucesso em QLEDs de perovskita azul, juntamente com um brilho impressionante de 5474 cd m⁻². Além disso, os dispositivos otimizados exibiram espectros de emissão estáveis e estabilidade operacional significativamente melhorada, demonstrando o grande potencial da estratégia de QLED de perovskita azul proposta para aplicações práticas.
