Eine nicht-invasive chirale optische Mikrokavitätsstruktur für hocheffiziente kreispolarisierte Quantenpunkt-Leuchtdioden

LI Deer ,  

LUO Haolin ,  

ZENG Qunying ,  

LIN Lihua ,  

LI Fushan ,  

摘要

Bei kreispolarisierten Leuchtdioden (CP-LED) bestand lange Zeit das Problem, einen hohen Kreispolarisationsemissions-Asymmetrfaktor (glum) mit hoher externer Quanteneffizienz (External quantum efficiency, EQE) zu vereinbaren. Die Hauptursache liegt darin, dass traditionelle Strategien oft auf intrinsisch chiralen Leuchtmaterialien oder chiralen Ladungstransportschichten beruhen, wodurch zwangsläufig die Ladungstransport- und Strahlungseffizienz der Geräte geopfert wird. Um diese Probleme zu lösen, wird in dieser Arbeit ein nicht-invasives, entkoppelbares funktionales Strukturdesign-Paradigma vorgeschlagen, das eine chirale optische Mikrokavität (COM) aus doppelten chiralen Flüssigkristallschichten (CLC) und einem Metallreflektor konstruiert. Dabei wird eine hoch effiziente, aber nicht chirale Quantenpunkt-Emissionseinheit in eine makroskopische chirale photonische Umgebung eingebettet, wodurch eine effektive Steuerung der kreispolarisierten Emission ohne Änderung der Struktureigenschaften des Leuchtmaterials oder der Ladungseinspritzung ermöglicht wird. Diese Struktur kombiniert die selektive Reflexion des CLC mit der kohärenten Resonanz der Fabry-Pérot-Mikrokavität, sodass das emittierte Licht mehrfach chiral-selektiven Wechselwirkungen und modalen Verstärkungen innerhalb der Kavität unterzogen wird, wodurch die Intensitätsunterschiede zwischen linken und rechten chiralen Komponenten signifikant verstärkt werden, anstatt auf einem einmaligen chiralen Filtereffekt zu basieren. Basierend auf diesem Mechanismus erreichten die hergestellten roten CP-QLED-Geräte eine hohe kreispolarisierte Emission von glum≈0,75 bei gleichzeitig hoher EQE von bis zu 24,3% und einer Geräteluminanz von ca. 194 468 cd/m2@8 V. Diese Arbeit zeigt einen effektiven Weg, die chirale Funktionalität und Emissionseffizienz durch makroskopische photonische Strukturen zu entkoppeln, und bietet eine generalisierbare synergetische Strategie für die strukturelle Gestaltung funktionaler Materialien und photonischer Strukturen in hochleistungsfähigen kreispolarisierten Leuchtdioden, mit bedeutendem Bezug für künftige vollfarbige CP-QLED-Displays und integrierte optoelektronische Geräte.

关键词

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

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