Estructura de microcavidad óptica quiral no invasiva para diodos emisores de puntos cuánticos de polarización circular de alta eficiencia

LI Deer ,  

LUO Haolin ,  

ZENG Qunying ,  

LIN Lihua ,  

LI Fushan ,  

摘要

En los diodos emisores de luz con polarización circular (CP-LED), durante mucho tiempo ha sido difícil equilibrar un alto factor asimétrico de emisión circularmente polarizada (glum) con una alta eficiencia cuántica externa (External quantum efficiency, EQE). La razón fundamental radica en que las estrategias tradicionales suelen depender de materiales emisores quiral intrínsecos o capas de transporte de carga quiral, lo que inevitablemente sacrifica el transporte de carga y la eficiencia de recombinación radiativa del dispositivo. Para solucionar estos problemas, este artículo propone un paradigma de diseño estructural funcional no invasivo y desacoplable, construyendo una microcavidad óptica quiral (Chiral optical microcavity, COM) compuesta por doble capa de cristales líquidos quirales (CLC) y un espejo metálico, integrando una unidad emisora de puntos cuánticos de alta eficiencia pero no quiral en un entorno fotónico quiral macroscópico, sin alterar la estructura del material emisor ni la inyección de carga, para lograr un control efectivo de la emisión circularmente polarizada. Esta estructura combina la reflexión selectiva del CLC y la resonancia modal de la microcavidad de Fabry-Pérot, haciendo que la luz emitida pase por múltiples interacciones selectivas quirales y amplificación modal selectiva en la cavidad, amplificando significativamente la diferencia de intensidad entre los componentes zurdo y derecho, en lugar de depender de un simple efecto de filtrado quiral único. Basado en este mecanismo, los dispositivos CP-QLED rojos fabricados lograron un glum ≈ 0.75 de emisión circularmente polarizada, manteniendo al mismo tiempo una EQE alta de hasta 24.3% y un brillo del dispositivo de aproximadamente 194 468 cd/m2 a 8 V. Este trabajo revela una vía eficaz para desacoplar la funcionalidad quiral y la eficiencia de emisión a través de una estructura fotónica macroscópica, proporcionando una estrategia sinérgica generalizable de materiales funcionales y estructura fotónica para el diseño estructural de dispositivos electroluminiscentes circularmente polarizados de alto rendimiento, con un valor de referencia importante para futuras pantallas CP-QLED a todo color y dispositivos optoelectrónicos integrados.

关键词

diodo emisor de puntos cuánticos;cristal líquido quiral;microcavidad Fabry-Pérot;polarización circular

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