Les diodes électroluminescentes (DEL) bleues, l'une des trois couleurs primaires du bleu et source de lumière d'excitation, sont essentielles pour les écrans couleur, l'éclairage général et la transmission de signaux. Ces dernières années, les pérovskites halogénées métalliques se sont imposées comme des candidates prometteuses pour les DEL bleues économiques de nouvelle génération, grâce à leur rendement quantique de photoluminescence élevé, leur grande pureté de couleur et leur facilité de mise en œuvre par voie liquide. Afin d'obtenir des DEL à pérovskite bleues performantes, les chercheurs ont proposé diverses stratégies, notamment l'optimisation des matériaux, l'ingénierie des interfaces et la conception de la structure du dispositif. À ce jour, l'efficacité quantique externe (EDE) des DEL à pérovskite bleues a atteint 26,4 %, mais leur rendement énergétique, indicateur clé de leur consommation, demeure insuffisant.
Compte tenu de l'empreinte énergétique mondiale considérable de la technologie LED et de la consommation énergétique intrinsèquement plus élevée des pérovskites bleues, due à leur bande interdite plus large que celle des pérovskites rouges et vertes, l'amélioration de l'efficacité lumineuse (PE) des LED à pérovskite bleue est cruciale pour la conception de dispositifs optoélectroniques économes en énergie. La valeur de l'efficacité lumineuse est déterminée par la formule PE = (π × L)/(J × V), où L, J et V représentent respectivement la luminance, la densité de courant et la tension de fonctionnement. Par conséquent, pour obtenir une efficacité lumineuse élevée (distance d'émission lumineuse), il est nécessaire de maximiser la luminosité tout en réduisant la tension de fonctionnement à une densité de courant donnée. Comparées aux LED à base de couches minces polycristallines de pérovskite, les LED à points quantiques (QD) présentent un potentiel d'efficacité lumineuse plus élevé, car l'émetteur QD possède lui-même de fortes caractéristiques de confinement des porteurs, permettant une efficacité lumineuse proche de la valeur théorique. Cependant, les propriétés d'isolation électrique des ligands organiques dans les QD entravent fortement le transport et la recombinaison des porteurs, augmentant ainsi la tension de fonctionnement et entraînant une efficacité lumineuse relativement faible pour ces dispositifs.
Song Jizhong, Yao Jisong et leurs collègues de l'Université de Zhengzhou sont parvenus à réduire la tension de fonctionnement et à améliorer la recombinaison radiative des QLED à pérovskite bleue en insérant des structures dipolaires ordonnées de poly(1,1-difluoroéthylène) (PVDF) dans la couche émettrice de points quantiques (QD). Les dipôles polymères formés par le PVDF guident les électrons et les trous vers la région centrale de la couche émettrice pour la recombinaison radiative, ce qui contribue à réduire la tension de fonctionnement du dispositif. Simultanément, l'effet électro-attracteur des atomes de fluor (F) sur le PVDF passive efficacement les ions Pb²⁺ non coordonnés, tandis que les atomes d'hydrogène (H) correspondants interagissent avec les ions halogénures dans les QD de pérovskite, supprimant ainsi efficacement la recombinaison non radiative. Il en résulte une efficacité énergétique record de 43,9 lm W⁻¹ pour les QLED à pérovskite bleue, ainsi qu'une luminance impressionnante de 5 474 cd m⁻². De plus, les dispositifs optimisés ont présenté des spectres d'émission stables et une stabilité opérationnelle nettement améliorée, démontrant ainsi le grand potentiel de la stratégie QLED à pérovskite bleue proposée dans les applications pratiques.
