Nesen pētnieku grupa, kuru vadīja profesori Song Qinghai un Chen Yimu no Integrēto shēmu skolas Harbinas Tehnoloģiju institūtā Šenžeņā, panāca ievērojamu progresu optoelektronisko ierīču jomā, piedāvājot jaunus ieskatus elektriski darbināmos cirkulāri polarizētos gaismas avotos.
Pārskati liecina, ka gaismas diodes (LED), kas spēj tieši izstarot elektriski darbinātu cirkulāri polarizētu gaismu, atbilst nākamās paaudzes informācijas tehnoloģiju prasībām miniaturizācijas, integrācijas, liela ātruma, zema enerģijas patēriņa un daudzfunkcionalitātes jomā. Šīs gaismas diodes ir lieliskas iespējas izmantot kvantu informāciju, progresīvus displejus, optiskos sakarus un informācijas drošību, kā arī precīzas biomedicīnas tehnoloģijas.
Praktiskiem lietojumiem šādām ierīcēm ir jāuzrāda izcila luminiscences veiktspēja, īpaši augsta ārējā kvantu efektivitāte (EQE), vienlaikus radot arī ļoti asimetrisku cirkulāri polarizētu gaismu. Tomēr galvenās organiskās cirkulāri polarizētās gaismas -gaismas diodes (CP-LED) saskaras ar izaicinājumiem, vienlaikus nodrošinot gan augstu optoelektronisko veiktspēju, gan augstu emisijas asimetriju.
Tādējādi augstas veiktspējas CP-LED izstrāde ar spēcīgu emisijas asimetriju, pamatojoties uz jauniem materiāliem, ir būtiska nākamās-paaudzes informācijas tehnoloģiju attīstībai. Hirāliem perovskīta materiāliem ir efektīvs hirālās -inducētās griešanās selektivitātes (CISS) efekts, pārvarot zemas strukturālās hiralitātes un optiskās aktivitātes ierobežojumus, lai radītu ļoti asimetriskus spin-polarizētus lādiņu nesējus. Šie spin-polarizētie nesēji var tieši rekombinēties radiatīvi, lai izstarotu cirkulāri polarizētu gaismu, piedāvājot jaunu pieeju šādu ierīču konstruēšanai.
Lai risinātu šīs problēmas, Harbinas Tehnoloģiju institūta pētniecības grupa veica padziļinātu izpēti par esošajām problēmām spin-LED, kuru pamatā ir hirāli perovskīta materiāli, un ierosināja spin-polarizētas eksitona ierīces darbības modeli. Ievērojot sistemātisku pieeju “darba mehānisms – materiālu regulēšana – ierīces optimizācija”, viņi veiksmīgi izstrādāja perovskīta spin{4}}LED, kas nodrošina gan augstu emisijas asimetriju, gan augstu ārējo kvantu efektivitāti.
Pētnieku komanda veica sistemātisku pētījumu par hirālo perovskīta kvantu punktu materiālu struktūras{0}}īpašību attiecībām, īpašu uzmanību pievēršot to optoelektroniskajām īpašībām un hirālās/griešanās polarizācijas iespējām. Rezultātā viņi veiksmīgi izstrādāja hirālos perovskīta kvantu punktus ar izcilu optoelektronisko veiktspēju un ļoti efektīvu griešanās polarizācijas selektivitāti, kas spēj izstarot cirkulāri polarizētu gaismu vairākos viļņu garumos.
Ievērojot pieeju “darba mehānisms — materiālu regulēšana — ierīces optimizācija”, pētnieku grupa veiksmīgi izstrādāja hirālu perovskīta kvantu punktu spin gaismas -izstarojošo diode (LED), kas vienlaikus nodrošina izcilu optoelektronisko veiktspēju un augstu luminiscences asimetriju. Ierīce demonstrēja elektroluminiscences asimetrijas koeficientu 0,285, ārējo kvantu efektivitāti 16,8%, maksimālo spilgtumu, kas pārsniedz 28 000 kandelu (cd) uz kvadrātmetru, un T50 stabilitāti 19,8 stundas (ar sākotnējo spilgtumu 100 kandelas uz kvadrātmetru). Šie veiktspējas rādītāji uzstāda jaunus rekordus hirālo perovskīta gaismas diožu jomā, izceļot to lielo potenciālu augstas veiktspējas hirālo gaismas avotu lietojumos.
Šo pētījumu atbalstīja tādi projekti kā Nacionālā galvenā pētniecības un attīstības programma, Nacionālais dabaszinātņu fonds, Guandunas provinces pamata un lietišķo pamatpētījumu fonds un Šeņdžeņas zinātnes un tehnoloģiju programma.