《Science Advances》/ 薄膜钙钛矿元腔的手性电致发光

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文章概览

在超紧凑器件平台中实现的手性光源对于各种应用来说是非常理想的。在用于薄膜发射器件的活性介质中，卤化铅钙钛矿由于其优异的性能而被广泛研究用于光致发光。然而，迄今为止，还没有基于钙钛矿材料的具有相当程度的圆偏振（DCP）的手性电致发光的演示，这对于实际器件的开发至关重要。在这里，我们提出了基于薄膜钙钛矿元腔的手性光源的概念，并通过实验证明了峰值 DCP 接近 0.38 的手性电致发光。 

通过设计由金属和介电超表面创建的超腔，支持具有接近最大手性响应的光子本征态。手性腔模式促进沿相反倾斜方向传播的左右圆偏振波对的不对称电致发光。所提出的超紧凑光源对于需要两种螺旋性的手性光束的许多应用特别有利。

薄膜元腔的概念

元腔的目的是增强活性钙钛矿发射层的 EL 并产生高度手性不对称性，即支持 LCP 或 RCP 波在倾斜方向的发射。如图1A所示，超腔是通过在金属镜和专门设计的超镜之间堆叠钙钛矿发射层而形成的。为了清楚起见，我们省略了图 1A 中的电荷传输中间层。超镜的光学作用是双重的：它作为半透明镜支持发射圆偏振波的法布里-珀罗腔模，并抑制发射相反偏振光的相反旋向的法布里-珀罗腔模。这种特殊功能的关键先决条件是超镜能够选择性地与圆偏振波相互作用。更具体地说，它执行交叉偏振反射，与金属镜一起构建法布里-珀罗环，金属镜也会在反射时反转圆偏振。为了促进特定旋向性的腔模式，超镜的反射应具有手性不对称性，无论超镜类型如何，洛伦兹互易定理仅允许倾斜方向。

此外，互易性意味着这种反射不对称性对于相反的倾斜方向是相反的。因此，由金属镜支持的手性元腔的可行实现必然仅在某些倾斜方向上以高 DCP 发射。为了整体设备效率，具有较低且最终为零的 DCP 的排放可能会被最小化。

图文参考

总结

文章从理论上阐明了，反演对称破缺超镜的几乎最大手性是由三个偶极矩相互作用产生的：两个电偶极子（P x和P y）和一个磁偶极子（M z）。此外，我们还解释了薄膜元腔中手性不对称性和场增强的物理机制，从而为设计可同时增强手性发射强度和DCP的紧凑型EL器件提供了一般策略。

通过实验演示了一种新型光源，该光源在薄膜器件平台中表现出手性 EL。许多手性应用需要相同功率的LCP和RCP光（例如，圆二色性和对映体选择），因此，我们的研究为创新设备集成和需要超紧凑手性光源的应用提供了新的机会。

* 资料来源于：www.science.org