image: 无PVDF修饰 (a)与引入PVDF修饰 (b) QDs内部激子复合机理示意图。无PVDF (c) 与含PVDF (d) 器件的二维可视化激子复合分布图（上图）及对应激子复合速率曲线（下图）。 不同电流密度下，无PVDF修饰 (e) 引入PVDF (f) 钙钛矿QLEDs的电致发光（EL）光谱；插图为器件在3.0 V驱动电压下，发光呈现“ZZU”对数标识图案的实物发光照片。 view more
Credit: ©Science Bulletin
蓝光发光二极管作为全彩显示、照明、光信号传输领域的核心原色光源，拥有不可替代的应用价值。金属卤化物钙钛矿材料凭借高光致发光量子产率、超高色纯度、溶液低成本可加工等优势，成为下一代高性能蓝光LEDs的理想发光材料。
目前蓝光钙钛矿LEDs的EQE已不断刷新纪录，但PE——衡量器件电能消耗与电光转换能效的核心指标，依旧处于行业瓶颈。相较于红光、绿光钙钛矿材料，蓝光钙钛矿本征带隙更宽，天然具备更高驱动能耗；同时量子点表面绝缘有机配体会阻碍载流子输运复合，进一步增加器件工作电压，大幅拉低器件功率转换效率，蓝光钙钛矿QLEDs仍面临高EQE与高PE难以兼顾的难题。
针对这一关键科学问题，郑州大学团队创新性将有序偶极PVDF材料引入蓝光钙钛矿QDs发光层。聚合物定向偶极可以精准引导电子、空穴定向迁移，在发光层内高效完成辐射复合，有效降低器件驱动电压；同时PVDF分子中的极性氟、氢原子，可分别与QDs表面未配位铅离子、卤素离子相互作用，高效钝化表面缺陷位点，显著减少非辐射能量损耗。
依托这套双协同调控策略，团队制备的蓝光钙钛矿QLEDs一举创下多项性能纪录：峰值PE高达43.9 lm W−1，EQE达到 28.7%，器件开启电压低至2.2 V，最大发光亮度可达5474 cd m−2。器件在长时间连续工作情况下，依旧保持稳定发光光谱与优异稳定性。
本次提出的聚合物界面偶极调控技术，破解蓝光钙钛矿QLEDs效率匹配失衡难题，为节能型钙钛矿全彩显示、长效固态照明光电器件的研发与产业化，提供了重要理论支撑与通用技术路径。