Nedávno výskumný tím vedený profesormi Song Qinghai a Chen Yimu zo Školy integrovaných obvodov na Harbin Institute of Technology, Shenzhen, urobil významný pokrok v oblasti optoelektronických zariadení, ktoré ponúkajú nové pohľady na elektricky poháňané kruhovo polarizované svetelné zdroje.
Správy uvádzajú, že svetelné-diódy (LED) schopné priamo vyžarovať elektricky poháňané kruhovo polarizované svetlo môžu spĺňať požiadavky-informačných technológií ďalšej generácie v oblasti miniaturizácie, integrácie, vysokej rýchlosti, nízkej spotreby energie a multifunkčnosti. Tieto LED sú veľkým prísľubom pre aplikácie v oblasti kvantových informácií, pokročilých displejov, optickej komunikácie a informačnej bezpečnosti a presných biomedicínskych technológií.
Pre praktické aplikácie musia takéto zariadenia vykazovať vynikajúci luminiscenčný výkon, najmä vysokú externú kvantovú účinnosť (EQE), a zároveň generovať vysoko asymetrické kruhovo polarizované svetlo. Bežné organické kruhovo polarizované svetlo-diódy (CP-LED) však čelia výzvam pri súčasnom dosahovaní vysokého optoelektronického výkonu a vysokej emisnej asymetrie.
Preto je vývoj-vysokovýkonných CP-LED diód so silnou emisnou asymetriou na základe nových materiálov nevyhnutný pre pokrok v informačných technológiách-ďalšej generácie. Chirálne perovskitové materiály vykazujú účinný efekt chirálnej-indukovanej spinovej selektivity (CISS), čím prekonávajú obmedzenia nízkej štrukturálnej chirality a optickej aktivity, čím vytvárajú vysoko asymetrické spin{5}}polarizované nosiče náboja. Tieto spin -polarizované nosiče sa môžu priamo rekombinovať radiačne, aby vyžarovali kruhovo polarizované svetlo, čo predstavuje nový prístup k konštruovaniu takýchto zariadení.
Na riešenie týchto výziev výskumný tím Harbinského technologického inštitútu vykonal -hĺbkovú štúdiu existujúcich problémov so spinovými-LED diódami založenými na chirálnych perovskitových materiáloch a navrhol prevádzkový model zariadenia s rotačným-polarizovaným excitónom. Na základe systematického prístupu „pracovný mechanizmus – regulácia materiálu – optimalizácia zariadenia“ úspešne vyvinuli perovskitové spin{4}}LED diódy, ktoré dosahujú vysokú emisnú asymetriu a vysokú externú kvantovú účinnosť.
Výskumný tím vykonal systematickú štúdiu o štruktúre{0}}vlastnostných vzťahov chirálnych perovskitových kvantových bodových materiálov s osobitným zameraním na ich optoelektronické vlastnosti a schopnosti chirálnej/spinovej polarizácie. V dôsledku toho úspešne vyvinuli chirálne perovskitové kvantové bodky s vynikajúcim optoelektronickým výkonom a vysoko účinnou selektivitou spinovej polarizácie, ktoré sú schopné vyžarovať kruhovo polarizované svetlo naprieč viacerými vlnovými dĺžkami.
Na základe prístupu „pracovný mechanizmus – regulácia materiálu – optimalizácia zariadenia“ výskumný tím úspešne vyvinul chirálnu perovskitovú kvantovú bodkovú spinovú -diódu emitujúcu svetlo (LED), ktorá súčasne dosahuje vynikajúci optoelektronický výkon a vysokú asymetriu luminiscencie. Zariadenie preukázalo faktor elektroluminiscencie 0,285, externú kvantovú účinnosť 16,8 %, špičkový jas presahujúci 28 000 kandel (cd) na meter štvorcový a stabilitu T50 19,8 hodín (s počiatočným jasom 100 kandel na meter štvorcový). Tieto výkonnostné metriky vytvárajú nové rekordy v oblasti chirálnych perovskitových spinových LED diód a zdôrazňujú ich veľký potenciál pre aplikácie vysokovýkonných chirálnych svetelných zdrojov{10}.
Táto štúdia bola podporená projektmi ako Národný kľúčový výskumný a vývojový program, Národná nadácia pre prírodné vedy, Fond základného a aplikovaného základného výskumu provincie Guangdong a Program vedy a techniky Shenzhen.