Los diodos emisores de luz (LED) azules, como uno de los tres colores primarios y fuente de luz de excitación, tienen importantes aplicaciones en pantallas a todo color, iluminación general y transmisión de señales. En los últimos años, las perovskitas de haluro metálico se han convertido en firmes candidatas para los LED azules de bajo coste de próxima generación debido a su alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia, alta pureza de color y fácil procesamiento en solución. Para lograr LED de perovskita azul de alto rendimiento, los investigadores han propuesto diversas estrategias, incluyendo la optimización de materiales, la ingeniería de interfaces y el diseño de la estructura del dispositivo. Hasta la fecha, la eficiencia cuántica externa (PE) de los LED de perovskita azul ha alcanzado hasta un 26,4 %, pero la eficiencia energética —un indicador clave para evaluar el consumo de energía de los LED— sigue siendo insatisfactoria.
Dada la enorme huella energética global de la tecnología LED y el mayor consumo energético inherente de las perovskitas azules debido a su banda prohibida más amplia en comparación con sus homólogas rojas y verdes, mejorar la eficiencia energética (PE) de los LED de perovskita azules es crucial para el diseño de dispositivos optoelectrónicos energéticamente eficientes. El valor de PE se determina mediante la fórmula PE = (π × L)/(J × V), donde L, J y V representan la luminancia, la densidad de corriente y la tensión de excitación, respectivamente. Por lo tanto, para lograr una alta PE (distancia de emisión luminosa), es necesario maximizar el brillo y reducir la tensión de excitación a una densidad de corriente específica. En comparación con los LED basados en películas delgadas policristalinas de perovskita, los LED de puntos cuánticos (QD) prometen una mayor PE, ya que el emisor QD posee características de fuerte confinamiento de portadores, lo que permite una eficiencia luminosa cercana a la teórica. Sin embargo, las propiedades de aislamiento eléctrico de los ligandos orgánicos en los QD dificultan gravemente el transporte y la recombinación de portadores, lo que aumenta la tensión de excitación y da como resultado una PE relativamente baja para estos dispositivos.
Song Jizhong, Yao Jisong y otros investigadores de la Universidad de Zhengzhou lograron reducir el voltaje de operación y mejorar la recombinación radiativa de los QLED de perovskita azul mediante la inserción de estructuras dipolares ordenadas de poli(1,1-difluoroetileno) en la capa emisora de QD. Los dipolos poliméricos formados por PVDF pueden guiar electrones y huecos hacia la región central de la capa emisora para la recombinación radiativa, lo que ayuda a reducir el voltaje de operación del dispositivo. Simultáneamente, el efecto de atracción de electrones de los átomos de flúor en el PVDF puede pasivar eficazmente el Pb²⁺ no coordinado, mientras que los átomos de hidrógeno correspondientes pueden interactuar con los iones haluro en los QD de perovskita, suprimiendo eficazmente la recombinación no radiativa. Como resultado, se logró con éxito una eficiencia energética récord de 43,9 lm W⁻¹ en los QLED de perovskita azul, junto con un brillo impresionante de 5474 cd m⁻². Además, los dispositivos optimizados mostraron espectros de emisión estables y una estabilidad operativa significativamente mejorada, lo que demuestra el gran potencial de la estrategia propuesta de QLED de perovskita azul en aplicaciones prácticas.
