Nicht-invasives chirales optisches Mikrokavitätsstrukturdesign zur Realisierung hocheffizienter kreispolariserter Quantenpunkt-Leuchtdioden

LI Deer ,  

LUO Haolin ,  

ZENG Qunying ,  

LIN Lihua ,  

LI Fushan ,  

摘要

Bei kreispolarisierten Leuchtdioden (CP-LED) besteht seit langem das Problem, einen hohen Kreispolarisation-Asymmetrefaktor (glum) und eine hohe externe Quanteneffizienz (External quantum efficiency, EQE) in Einklang zu bringen. Die grundlegende Ursache liegt darin, dass traditionelle Strategien oft auf intrinsisch chiralen Leuchtmaterialien oder chiralen Ladungsträgertransportschichten basieren, wodurch zwangsläufig die Ladungsträgertransporte und die Strahlungskombinationseffizienz des Geräts geopfert werden. Um diese Probleme zu lösen, schlägt dieser Artikel ein nicht-invasives, entkoppelbares funktionales Strukturgestaltungsparadigma vor, bei dem eine chirale optische Mikrokavität (Chiral optical microcavity, COM), bestehend aus einer doppellagigen chiralen Flüssigkristallschicht (CLC) und einem Metallreflektor, aufgebaut wird. Die hocheffiziente, aber nicht-chirale Quantenpunkt-Lichteinheit wird in eine makroskopische chirale photonische Umgebung eingebettet, ohne die Struktur des Leuchtmaterials oder die Ladungseinspritzung zu verändern, um eine effektive Steuerung der kreispolarisierten Emission zu erreichen. Diese Struktur kombiniert die selektive Reflexion des CLC mit der Modenresonanz der Fabry-Pérot-Mikrokavität, wodurch das emittierte Licht mehrfach chirale Selektion und modenselektive Verstärkung im Kavität erfährt, was den Intensitätsunterschied zwischen linken und rechten Komponenten erheblich verstärkt, statt sich auf eine einmalige chirale Filterwirkung zu verlassen. Basierend auf diesem Mechanismus erreichten die hergestellten roten CP-QLED-Geräte eine kreispolarisierte Emission mit einem glum ≈ 0,75, während sie eine EQE von bis zu 24,3 % und eine Geräteleuchtdichte von etwa 194 468 cd/m2 bei 8 V beibehielten. Diese Arbeit zeigt einen effektiven Weg zur Entkopplung der chiralen Funktionalität und der Emissionseffizienz durch makroskopische photonenstrukturelle Maßnahmen und bietet eine verallgemeinerbare synergetische Strategie zwischen funktionalen Materialien und photonischen Strukturen für das strukturelle Design leistungsfähiger kreispolarisierter elektrolumineszenter Geräte mit hoher Leistung und hat wichtige Referenzwerte für zukünftige vollfarbige CP-QLED-Displays und integrierte optoelektronische Geräte.

关键词

Quantenpunkt-Leuchtdiode;chirale Flüssigkristalle;Fabry-Pérot-Mikrokavität;kreispolarisiertes Licht

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