Estrutura de microcavidade óptica quiral não invasiva para diodos emissores de luz de pontos quânticos de alta eficiência com polarização circular

LI Deer ,  

LUO Haolin ,  

ZENG Qunying ,  

LIN Lihua ,  

LI Fushan ,  

摘要

Em diodos emissores de luz com polarização circular (CP-LED), há muito tempo existe o desafio de alcançar simultaneamente um alto fator de assimetria de emissão de polarização circular (glum) e alta eficiência quântica externa (External quantum efficiency, EQE). A causa fundamental reside no fato de que as estratégias tradicionais costumam depender de materiais emissores quiral intrínsecos ou camadas de transporte de carga quirais, sacrificando inevitavelmente a eficiência do transporte de carga e da recombinação radiativa dos dispositivos. Para resolver esses problemas, este artigo propõe um paradigma de design estrutural funcional não invasivo e desacoplável, construindo uma microcavidade óptica quiral (Chiral optical microcavity, COM) composta por uma dupla camada de cristal líquido quiral (CLC) e um espelho metálico refletor, incorporando uma unidade emissora de pontos quânticos eficiente, porém não quiral, em um ambiente fotônico quiral macroscópico, permitindo o controle eficaz da emissão de polarização circular sem alterar a estrutura do material emissor ou a injeção de carga. Essa estrutura combina a reflexão seletiva do CLC com a ressonância modal cooperativa da microcavidade Fabry-Perot, fazendo a luz emitida passar por múltiplas interações seletivas quirais e amplificações modais dentro da cavidade, ampliando significativamente a diferença de intensidade entre os componentes de quiralidade esquerda e direita, em vez de depender de um único efeito de filtragem quiral. Com base nesse mecanismo, os dispositivos CP-QLED vermelhos fabricados alcançaram emissão de polarização circular de até glum≈0,75, mantendo uma EQE de até 24,3% e brilho do dispositivo de aproximadamente 194.468 cd/m2@8 V. Este trabalho revela um caminho eficaz para desacoplar a funcionalidade quiral e a eficiência de emissão através de estruturas fotônicas macroscópicas, oferecendo uma estratégia sinérgica e generalizável de materiais funcionais e estruturas fotônicas para o design estrutural de dispositivos eletroluminescentes de alta performance com polarização circular, com grande valor de referência para futuras exibições CP-QLED em cores completas e dispositivos optoeletrônicos integrados.

关键词

diodos emissores de luz de pontos quânticos; cristal líquido quiral; microcavidade Fabry-Perot; luz polarizada circularmente

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