Recientemente, un equipo de investigación dirigido por los profesores Song Qinghai y Chen Yimu de la Escuela de Circuitos Integrados del Instituto de Tecnología de Harbin, Shenzhen, logró avances significativos en el campo de los dispositivos optoelectrónicos, ofreciendo nuevos conocimientos sobre fuentes de luz polarizadas circularmente impulsadas eléctricamente.
Los informes indican que los-diodos emisores de luz (LED) capaces de emitir directamente luz polarizada circularmente impulsada eléctricamente pueden cumplir con los requisitos de las tecnologías de la información de próxima-generación en miniaturización, integración, alta velocidad, bajo consumo de energía y multifuncionalidad. Estos LED son muy prometedores para aplicaciones en información cuántica, pantallas avanzadas, comunicación óptica y seguridad de la información, y tecnologías biomédicas de precisión.
Para aplicaciones prácticas, dichos dispositivos deben exhibir un excelente rendimiento de luminiscencia, particularmente una alta eficiencia cuántica externa (EQE), y al mismo tiempo generar luz polarizada circularmente altamente asimétrica. Sin embargo, los principales diodos orgánicos emisores de luz-con polarización circular (CP-LED) enfrentan desafíos para lograr simultáneamente un alto rendimiento optoelectrónico y una alta asimetría de emisiones.
Por lo tanto, el desarrollo de LED CP-de alto rendimiento- con una fuerte asimetría de emisión basados en materiales novedosos es esencial para avanzar en las tecnologías de la información de próxima-generación. Los materiales quirales de perovskita exhiben un eficaz efecto de selectividad de espín inducido -quiral (CISS), que supera las limitaciones de la baja quiralidad estructural y la actividad óptica para generar portadores de carga polarizados de espín- altamente asimétricos. Estos portadores polarizados por espín-pueden recombinarse directamente de forma radiativa para emitir luz polarizada circularmente, lo que presenta un nuevo enfoque para construir tales dispositivos.
Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Harbin llevó a cabo un-estudio en profundidad de los problemas existentes en los LED de espín-basados en materiales de perovskita quirales y propuso un modelo de funcionamiento de dispositivo de excitón polarizado de espín-. Siguiendo un enfoque sistemático de "mecanismo de trabajo, regulación del material y optimización del dispositivo", desarrollaron con éxito LED de espín de perovskita-que logran una alta asimetría de emisión y una alta eficiencia cuántica externa.
El equipo de investigación llevó a cabo un estudio sistemático sobre las relaciones estructura-propiedades de los materiales de puntos cuánticos de perovskita quiral, centrándose especialmente en sus propiedades optoelectrónicas y capacidades de polarización quiral/de espín. Como resultado, desarrollaron con éxito puntos cuánticos de perovskita quirales con un rendimiento optoelectrónico excepcional y una selectividad de polarización de espín altamente eficiente, capaces de emitir luz polarizada circularmente en múltiples longitudes de onda.
Siguiendo el enfoque de "mecanismo de trabajo, regulación del material y optimización del dispositivo", el equipo de investigación desarrolló con éxito un diodo emisor de luz (LED) de punto cuántico de perovskita quiral que logra simultáneamente un excelente rendimiento optoelectrónico y una alta asimetría de luminiscencia. El dispositivo demostró un factor de asimetría de electroluminiscencia de 0,285, una eficiencia cuántica externa del 16,8%, un brillo máximo superior a 28.000 candelas (cd) por metro cuadrado y una estabilidad T50 de 19,8 horas (con un brillo inicial de 100 candelas por metro cuadrado). Estas métricas de rendimiento establecen nuevos récords en el campo de los LED quirales de espín de perovskita, lo que destaca su gran potencial para aplicaciones de fuentes de luz quirales de alto-rendimiento.
Este estudio fue apoyado por proyectos como el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales, el Fondo Provincial de Investigación Básica y Aplicada de Guangdong y el Programa de Ciencia y Tecnología de Shenzhen.