Structure de microcavité optique chirale non invasive pour des diodes électroluminescentes à points quantiques circulairement polarisées à haute efficacité

LI Deer ,  

LUO Haolin ,  

ZENG Qunying ,  

LIN Lihua ,  

LI Fushan ,  

摘要

Dans les diodes électroluminescentes à polarisation circulaire (CP-LED), il a longtemps été difficile de concilier un facteur d'asymétrie élevé de l'émission circulairement polarisée (glum) avec une haute efficacité quantique externe (External quantum efficiency, EQE). La raison fondamentale réside dans le fait que les stratégies traditionnelles reposent souvent sur des matériaux émissifs chiraux intrinsèques ou des couches de transport de charge chirales, ce qui entraîne inévitablement un compromis sur le transport des charges et l'efficacité de recombinaison radiative des dispositifs. Pour résoudre ces problèmes, cet article propose un paradigme de conception structurelle fonctionnelle non invasive et découplable, en construisant une microcavité optique chirale (Chiral optical microcavity, COM) composée d'un double couche de cristaux liquides chiraux (CLC) et d'un miroir métallique, où une unité d'émission de points quantiques efficace mais non chirale est intégrée dans un environnement photonique chirale macroscopique. Cela permet un contrôle efficace de l'émission circulairement polarisée sans modifier la structure du matériau émetteur ou l'injection des charges. Cette structure combine la réflexion sélective du CLC et la résonance modale de la microcavité de Fabry-Pérot, permettant à la lumière émise de subir plusieurs interactions sélectives chirales et un amplification modale sélective dans la cavité. Cela amplifie significativement la différence d'intensité entre les composantes gauche et droite, plutôt que de dépendre d'un simple effet de filtrage chirale unique. Basé sur ce mécanisme, les dispositifs CP-QLED rouges fabriqués ont atteint un facteur glum≈0,75 pour une émission circulairement polarisée, tout en maintenant une EQE élevée jusqu'à 24,3% et une luminance de l'appareil d'environ 194 468 cd/m2 à 8 V. Ce travail révèle une voie efficace pour découpler la fonctionnalité chirale et l'efficacité d'émission via une structure photonique macroscopique, offrant une stratégie synergique généralisable entre matériaux fonctionnels et structure photonique pour la conception structurale des dispositifs électroluminescents circulairement polarisés à haute performance, avec une valeur de référence importante pour les futurs affichages CP-QLED toutes couleurs et dispositifs optoélectroniques intégrés.

关键词

diode électroluminescente à points quantiques;cristaux liquides chiraux;microcavité Fabry-Pérot;polarisation circulaire

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