青色発光ダイオード（LED）は、三原色の一つであり励起光源として、フルカラーディスプレイ、一般照明、信号伝送において重要な用途が求められています。近年、金属ハロゲン化物ペロブスカイトは、高い光ルミネセンス量子収率、高い色純度、容易な溶液プロセス性から、次世代の低コスト青色LEDの有力候補となっています。高性能な青色ペロブスカイトLEDを実現するために、研究者たちは材料の最適化、界面エンジニアリング、デバイス構造設計など、さまざまな戦略を提案してきました。現在までに、青色ペロブスカイトLEDの外部量子効率（PE）は26.4%に達していますが、LEDの消費電力を評価する重要な指標である電力効率は依然として不十分です。
LED技術の世界的なエネルギーフットプリントが膨大であること、そして青色ペロブスカイトは赤色や緑色のペロブスカイトに比べてバンドギャップが広いためエネルギー消費量が本質的に高いことを考えると、青色ペロブスカイトLEDのPE（電力効率）を向上させることは、エネルギー効率の高い光電子デバイスを設計する上で非常に重要です。PE値は、PE = (π × L)/(J × V) の式で決定されます。ここで、L、J、Vはそれぞれ輝度、電流密度、駆動電圧を表します。したがって、高いPE（発光距離）を実現するには、特定の電流密度で駆動電圧を下げながら輝度を最大化する必要があります。ペロブスカイト多結晶薄膜をベースとしたLEDと比較して、量子ドット（QD）LEDは、QD発光体自体が強力なキャリア閉じ込め特性を持ち、理論値に近い発光効率を実現できるため、より高いPEが期待できます。しかし、QD中の有機配位子の電気絶縁特性はキャリア輸送と再結合を著しく阻害し、駆動電圧を上昇させ、結果としてこれらのデバイスのPEは比較的低くなります。
鄭州大学の宋吉忠氏、姚吉松氏らは、量子ドット発光層にポリ(1,1-ジフルオロエチレン)の規則的な双極子構造を挿入することで、青色ペロブスカイトQLEDの駆動電圧を低減し、放射再結合を促進することに成功した。PVDFによって形成されるポリマー双極子は、電子と正孔を発光層の中央領域に誘導して放射再結合を促進するため、デバイスの駆動電圧を低減するのに役立つ。同時に、PVDF上のフッ素原子の電子吸引効果により、配位していないPb²⁺を効果的に不活性化できる一方、対応する水素原子はペロブスカイト量子ドット中のハロゲン化物イオンと相互作用し、非放射再結合を効果的に抑制する。その結果、青色ペロブスカイトQLEDにおいて、43.9 lm W⁻¹という記録的な電力効率と、5474 cd m⁻²という驚異的な輝度を達成することに成功した。さらに、最適化されたデバイスは安定した発光スペクトルを示し、動作安定性が大幅に向上したことから、提案された青色ペロブスカイトQLED戦略が実用化において大きな可能性を秘めていることが実証された。
