円偏光発光ダイオード（CP-LED）において、長年にわたり、高い円偏光発光非対称因子（g_lum）と高い外部量子効率（External quantum efficiency、EQE）の両立が困難でした。その根本的な原因は、従来の手法が本質的にキラルな発光材料やキラルな電荷輸送層に依存しており、装置の電荷輸送および放射再結合効率を犠牲にせざるを得ない点にあります。これらの問題を解決するために、本稿では、非侵襲的かつデカップル可能な機能的構造設計のパラダイムを提案します。二層のキラル液晶（CLC）と金属反射鏡からなるキラル光学マイクロキャビティ（Chiral optical microcavity、COM）を構築し、高効率で非キラルな量子ドット発光ユニットをマクロなキラル光子環境に埋め込むことで、発光材料の構造や電荷注入を変更せずに円偏光発光の効果的な制御を実現しました。本構造は、CLCの選択的反射とファブリ・ペロー微小腔のモード共鳴の協調作用を利用し、放射光がキャビティ内部で複数回のキラル選択的相互作用とモード選択的増幅を受けることで、左右のキラル成分間の強度差を顕著に増幅し、単発のキラルフィルター効果に依存しません。このメカニズムに基づき、作製した赤色CP-QLEDデバイスは、最大g_lum≈0.75の円偏光発光を達成し、24.3％の高いEQEと約194,468 cd/m²＠8 Vのデバイス輝度を維持しました。本研究は、マクロ光子構造を介したキラル機能と発光効率のデカップリングの有効な手法を示しており、高性能円偏光電気発光デバイスの構造設計に適用可能な機能性材料と光子構造の協調戦略を提供し、将来のフルカラーCP-QLEDディスプレイおよび集積光電子デバイスに重要な示唆を与えます。

量子ドット発光ダイオード;キラル液晶;ファブリ・ペロー微小腔;円偏光