Una estructura de microcavidad óptica quiral no invasiva para diodos emisores de luz cuánticos de alta eficiencia con polarización circular

LI Deer ,  

LUO Haolin ,  

ZENG Qunying ,  

LIN Lihua ,  

LI Fushan ,  

摘要

En diodos emisores de luz con polarización circular (CP-LED), ha existido durante mucho tiempo un desafío para equilibrar un alto factor de asimetría de emisión polarizada circularmente (glum) con una alta eficiencia cuántica externa (EQE). La causa principal es que las estrategias tradicionales suelen depender de materiales emisores quirales intrínsecos o capas de transporte de carga quiral, lo que inevitablemente sacrifica el transporte de carga y la eficiencia de recombinación radiativa. Para abordar estos problemas, este artículo propone un paradigma de diseño estructural funcional no invasivo y desacoplado, construyendo una microcavidad óptica quiral (COM) compuesta por una doble capa de cristal líquido quiral (CLC) y un espejo metálico reflectante, integrando una unidad emisora de puntos cuánticos de alta eficiencia pero no quiral en un entorno fotónico quiral macroscópico, permitiendo un control efectivo de la emisión polarizada circularmente sin cambiar la estructura del material emisor ni la inyección de carga. Esta estructura combina la reflexión selectiva del CLC con la resonancia modal cooperativa de la microcavidad Fabry-Perot, haciendo que la luz emitida experimente múltiples interacciones selectivas quirales y amplificaciones modales dentro de la cavidad, amplificando significativamente la diferencia de intensidad entre los componentes de quiralidad izquierda y derecha, en lugar de depender de un solo efecto de filtrado quiral. Basado en este mecanismo, los dispositivos CP-QLED rojos fabricados lograron una polarización circular de hasta glum≈0.75, manteniendo al mismo tiempo una EQE de hasta 24.3% y un brillo del dispositivo de aproximadamente 194,468 cd/m2@8 V. Este trabajo revela una vía efectiva para desacoplar la funcionalidad quiral y la eficiencia de emisión mediante una estructura fotónica macroscópica, proporcionando una estrategia sinérgica generalizable de materiales funcionales y estructuras fotónicas para el diseño estructural de dispositivos electroluminiscentes de alta eficiencia de polarización circular, con gran valor de referencia para futuras pantallas CP-QLED a todo color y dispositivos optoelectrónicos integrados.

关键词

diodos emisores de luz cuánticos; cristales líquidos quirales; microcavidad Fabry-Perot; luz polarizada circularmente

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