Hiljuti tegi uurimisrühm, mida juhivad Shenzheni Harbini Tehnoloogiainstituudi integraallülituste kooli professorid Song Qinghai ja Chen Yimu, märkimisväärseid edusamme optoelektrooniliste seadmete valdkonnas, pakkudes uusi teadmisi elektriajamiga ringpolariseeritud valgusallikate kohta.
Aruanded näitavad, et valgusdioodid (LED-id), mis on võimelised otse kiirgama elektriajamiga ringpolariseeritud valgust, vastavad järgmise põlvkonna infotehnoloogiate miniaturiseerimise, integreerimise, suure kiiruse, väikese energiatarbimise ja multifunktsionaalsuse nõuetele. Nendel LED-idel on palju lubadusi kvantteabe, täiustatud kuvarite, optilise side ja teabeturbe ning biomeditsiini täppistehnoloogiate jaoks.
Praktiliste rakenduste jaoks peavad sellised seadmed näitama suurepärast luminestsentsi jõudlust, eriti kõrget välist kvanttõhusust (EQE), tekitades samas ka väga asümmeetrilist ringpolariseeritud valgust. Peamised orgaanilised ringpolariseeritud valgus-valgusdioodid (CP-LED-id) seisavad aga silmitsi väljakutsetega nii suure optoelektroonilise jõudluse kui ka suure emissiooniasümmeetria saavutamisel.
Seega on uudsetel materjalidel põhinevate tugevate emissioonide asümmeetriaga suure jõudlusega-CP-LED-de väljatöötamine hädavajalik järgmise-põlvkonna infotehnoloogiate arendamiseks. Kiraalsetel perovskiitmaterjalidel on tõhus kiraalne -indutseeritud spin-selektiivsuse (CISS) efekt, mis ületab madala struktuurse kiraalsuse ja optilise aktiivsuse piirangud, tekitades väga asümmeetrilisi spin-polariseeritud laengukandjaid. Need spin-polariseeritud kandjad võivad kiirguslikult otse rekombineeruda, et kiirata ringpolariseeritud valgust, pakkudes uut lähenemisviisi selliste seadmete ehitamiseks.
Nende väljakutsetega toimetulemiseks viis Harbini Tehnoloogiainstituudi uurimisrühm läbi-süvauuringu kiraalsetel perovskiitmaterjalidel põhinevate spin-LED-de olemasolevate probleemide kohta ja pakkus välja spin-polariseeritud eksitonseadme töömudeli. Järgides süstemaatilist lähenemisviisi „töömehhanism – materjali reguleerimine – seadme optimeerimine”, töötasid nad edukalt välja perovskiit-spin{4}}LED-id, mis saavutavad nii suure emissiooni asümmeetria kui ka kõrge välise kvanttõhususe.
Uurimisrühm viis läbi süstemaatilise uuringu kiraalse perovskiit-kvantpunktmaterjalide struktuuri{0}}omadussuhete kohta, keskendudes eelkõige nende optoelektroonilistele omadustele ja kiraalsele/spin-polarisatsioonivõimele. Selle tulemusena arendasid nad edukalt välja kiraalsed perovskiit-kvantpunktid, millel on silmapaistev optoelektrooniline jõudlus ja ülitõhus spin-polarisatsiooni selektiivsus, mis on võimelised kiirgama ümmarguselt polariseeritud valgust mitmel lainepikkusel.
Järgides lähenemisviisi „töömehhanism – materjali reguleerimine – seadme optimeerimine”, töötas uurimisrühm edukalt välja kiraalse perovskiit-kvantpunkt-pöörlemisvalgusdioodi (LED), mis saavutab samaaegselt suurepärase optoelektroonilise jõudluse ja suure luminestsentsi asümmeetria. Seadme elektroluminestsentsi asümmeetria tegur oli 0,285, väline kvantefektiivsus 16,8%, maksimaalne heledus ületas 28 000 kandela (cd) ruutmeetri kohta ja T50 stabiilsus 19,8 tundi (esialgse heledusega 100 kandela ruutmeetri kohta). Need jõudlusnäitajad püstitavad kiraalsete perovskiit-pöörlevate LED-ide valdkonnas uusi rekordeid, tõstes esile nende suure potentsiaali suure jõudlusega kiraalsete valgusallikate rakenduste jaoks.
Seda uuringut toetasid sellised projektid nagu riiklik võtmeuuringute ja arendustegevuse programm, riiklik loodusteaduste sihtasutus, Guangdongi provintsi põhi- ja rakendusuuringute fond ning Shenzheni teadus- ja tehnoloogiaprogramm.