Nylig har et forskerteam ledet av professorene Song Qinghai og Chen Yimu fra School of Integrated Circuits ved Harbin Institute of Technology, Shenzhen, gjort betydelige fremskritt innen optoelektroniske enheter, og tilbyr ny innsikt i elektrisk drevne sirkulært polariserte lyskilder.
Rapporter indikerer at lys-emitterende dioder (LED) som er i stand til å sende ut elektrisk drevet sirkulært polarisert lys direkte, kan møte kravene til neste-generasjons informasjonsteknologi innen miniatyrisering, integrasjon, høy hastighet, lavt strømforbruk og multifunksjonalitet. Disse lysdiodene lover godt for applikasjoner innen kvanteinformasjon, avanserte skjermer, optisk kommunikasjon og informasjonssikkerhet og presisjons biomedisinsk teknologi.
For praktiske applikasjoner må slike enheter vise utmerket luminescensytelse, spesielt høy ekstern kvanteeffektivitet (EQE), samtidig som de genererer svært asymmetrisk sirkulært polarisert lys. Vanlige organiske sirkulært polariserte-lysemitterende dioder (CP-LED-er) står imidlertid overfor utfordringer med å oppnå både høy optoelektronisk ytelse og høyemisjonsasymmetri samtidig.
Derfor er utviklingen av-høyytelses CP-LED-er med sterk emisjonsasymmetri basert på nye materialer avgjørende for å fremme neste-generasjons informasjonsteknologi. Kirale perovskittmaterialer viser en effektiv chiral-indusert spinnselektivitetseffekt (CISS), som overvinner begrensningene med lav strukturell chiralitet og optisk aktivitet for å generere svært asymmetriske spinn-polariserte ladningsbærere. Disse spinn-polariserte bærerne kan rekombinere direkte radiativt for å sende ut sirkulært polarisert lys, og presenterer en ny tilnærming for å konstruere slike enheter.
For å takle disse utfordringene gjennomførte Harbin Institute of Technologys forskningsteam en-dypende studie av de eksisterende problemene i spinn-LED basert på chirale perovskittmaterialer og foreslo en spin-polarisert eksitonenhetsdriftsmodell. Ved å følge en systematisk tilnærming av «arbeidsmekanisme – materialregulering – enhetsoptimalisering», utviklet de med suksess perovskittspinn-LED-er som oppnår både høy emisjonsasymmetri og høy ekstern kvanteeffektivitet.
Forskerteamet gjennomførte en systematisk studie av struktur-egenskapsforholdene til kirale perovskitt-kvanteprikker, med et spesielt fokus på deres optoelektroniske egenskaper og kirale/spinn-polarisasjonsevner. Som et resultat utviklet de med suksess kirale perovskittkvanteprikker med enestående optoelektronisk ytelse og svært effektiv spinnpolarisasjonsselektivitet, i stand til å sende ut sirkulært polarisert lys over flere bølgelengder.
Etter tilnærmingen «arbeidsmekanisme – materialregulering – enhetsoptimalisering», utviklet forskerteamet med suksess en kiral perovskitt kvantepunktspin lys-emitterende diode (LED) som samtidig oppnår utmerket optoelektronisk ytelse og høy luminescensasymmetri. Enheten demonstrerte en elektroluminescensasymmetrifaktor på 0,285, en ekstern kvanteeffektivitet på 16,8 %, en topplysstyrke på over 28 000 candela (cd) per kvadratmeter, og en T50-stabilitet på 19,8 timer (med en initial lysstyrke på 100 candela per kvadratmeter). Disse ytelsesberegningene setter nye rekorder innen kirale perovskittspinn-LED-er, og fremhever deres store potensiale for kirale lyskilder med høy ytelse.{10}
Denne studien ble støttet av prosjekter som National Key Research and Development Program, National Natural Science Foundation, Guangdong Provincial Basic and Applied Basic Research Fund og Shenzhen Science and Technology Program.