Недавно исследовательская группа под руководством профессоров Сун Цинхая и Чэнь Иму из Школы интегральных схем Харбинского технологического института в Шэньчжэне добилась значительного прогресса в области оптоэлектронных устройств, предложив новое понимание источников света с круговой поляризацией с электрическим приводом.
Отчеты показывают, что светодиоды-, способные напрямую излучать свет с круговой поляризацией с электрическим приводом, могут удовлетворить требования информационных технологий следующего-поколения в области миниатюризации, интеграции, высокой скорости, низкого энергопотребления и многофункциональности. Эти светодиоды имеют большие перспективы для применения в области квантовой информации, современных дисплеев, оптической связи и информационной безопасности, а также прецизионных биомедицинских технологий.
Для практического применения такие устройства должны демонстрировать превосходные характеристики люминесценции, особенно высокую внешнюю квантовую эффективность (EQE), а также генерировать сильно асимметричный свет с круговой поляризацией. Однако широко распространенные органические светоизлучающие диоды с круговой поляризацией-(CP-LED) сталкиваются с проблемами одновременного достижения как высоких оптоэлектронных характеристик, так и высокой асимметрии излучения.
Таким образом, разработка высокоэффективных-CP-светодиодов с сильной асимметрией излучения на основе новых материалов имеет важное значение для развития информационных технологий следующего-поколения. Хиральные перовскитные материалы демонстрируют эффективный эффект хиральной-индуцированной спиновой селективности (CISS), преодолевая ограничения низкой структурной киральности и оптической активности и создавая сильно асимметричные спин-поляризованные носители заряда. Эти спин-поляризованные носители могут непосредственно рекомбинировать радиационно, излучая циркулярно поляризованный свет, что представляет собой новый подход к созданию таких устройств.
Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа Харбинского технологического института провела-углубленное исследование существующих проблем, связанных со спиновыми-светодиодами на основе хиральных перовскитных материалов, и предложила модель работы спин-экситонного устройства. Следуя систематическому подходу «рабочий механизм – регулирование материала – оптимизация устройства», они успешно разработали перовскитные спин-светодиоды, которые обеспечивают как высокую асимметрию излучения, так и высокую внешнюю квантовую эффективность.
Исследовательская группа провела систематическое исследование взаимосвязи-структурных свойств хиральных перовскитных материалов с квантовыми точками, уделяя особое внимание их оптоэлектронным свойствам и возможностям киральной/спиновой поляризации. В результате они успешно разработали хиральные квантовые точки из перовскита с выдающимися оптоэлектронными характеристиками и высокоэффективной селективностью по спиновой поляризации, способные излучать циркулярно поляризованный свет на нескольких длинах волн.
Следуя подходу «рабочий механизм – регулирование материала – оптимизация устройства», исследовательская группа успешно разработала хиральный перовскитный спиновый светоизлучающий диод (LED) с квантовыми точками на основе квантовых точек, который одновременно обеспечивает превосходные оптоэлектронные характеристики и высокую асимметрию люминесценции. Устройство продемонстрировало коэффициент асимметрии электролюминесценции 0,285, внешнюю квантовую эффективность 16,8%, пиковую яркость более 28 000 кандел (кд) на квадратный метр и стабильность Т50 19,8 часа (при начальной яркости 100 кандел на квадратный метр). Эти показатели производительности устанавливают новые рекорды в области хиральных перовскитных светодиодов, подчеркивая их большой потенциал для применения в качестве высокопроизводительных хиральных источников света.
Это исследование было поддержано такими проектами, как Национальная программа ключевых исследований и разработок, Национальный фонд естественных наук, Фонд фундаментальных и прикладных фундаментальных исследований провинции Гуандун и Шэньчжэньская программа науки и технологий.