自旋-能谷锁定电致发光赋能高性能圆偏振有机发光二极管

项目概述

圆偏振有机发光二极管（CP-OLED）在裸眼 3D 立体显示、手性光通信与片上光量子计算等前沿领域具有重大应用价值，但传统制备策略高度依赖手性发光分子的复杂合成，普遍受限于发光不对称因子（gEL）较低、光谱宽化、器件构型复杂及工艺成本高昂等瓶颈。该研究打破对手性发光中心的传统依赖，基于“光子自旋-轨道耦合”物理机制，利用非手性有机发光单晶构建出新型自旋-能谷锁定 CP-OLED。研究利用单晶微腔内光子动量与光子自旋的拓扑锁定效应，使携带相反手性特征（左旋与右旋）的圆偏振光子分别从不同的光学能谷中定向辐射。该单晶器件在简化的无手性掺杂结构下，实现了半峰宽仅 16 nm 的超窄带发光、高达 1.80 的电致发光不对称因子（接近理论极限 2.0）、3.65% 的外量子效率以及接近 98,000 cd/m² 的超高工作亮度，刷新了单晶有源 CP-OLED 的多项性能纪录。封面视觉将微观微腔能谷拓扑升华为深邃壮丽的“宇宙星系能谷”双重视界：中央悬浮发光的有机微纳单晶器件化身核心光子发射源，红色与蓝色的螺旋圆偏振光束分别从单晶两端喷薄而出，投射向代表相反动量与手性状态的赤红与幽蓝两个弯曲能谷时空，背景中自转的微型星系具象化映射了光子自旋与能谷自由度的强锁效应，实现了深奥量子光学原理与震撼视觉张力的高度融合。