核心突破：高效圆偏振LED实现亮度与纯度双飞跃
你是否想过，未来的3D显示能像真实世界一样清晰生动？这一切，正因一项关键技术突破而加速到来。在圆偏振发光二极管领域，长期存在一个难以调和的矛盾：高发光效率往往以牺牲偏振纯度为代价，反之亦然。
近期，哈尔滨工业大学（深圳）与南开大学联合团队在《自然·通讯》发表重磅成果，通过引入手性钙钛矿量子点及创新配体交换策略，成功打破僵局，在单一器件中同步实现高电致发光不对称因子与高外量子效率。
这项研究的核心在于，R型器件在绿光波段外量子效率达16.8%，电致发光不对称因子为0.285；S型器件也分别达到16.0%和0.251。
图丨手性钙钛矿量子点自旋发光二极管的性能表现（来源：Nature Communications）
对此，论文通讯作者之一、哈工深教授陈怡沐指出，此前研究虽将CP-LED的外量子效率与不对称因子提至16%与0.1，但本工作在保持高效的同时，将不对称因子提升近三倍，实现核心指标同步跃升。
图丨陈怡沐（来源：陈怡沐）
“圆偏振发光二极管的核心，是兼顾高发光性能与高不对称度，”陈怡沐强调。传统钙钛矿CP-LED多采用二维手性钙钛矿，但载流子在传输中易发生“自旋弛豫”，导致圆偏振光纯度不足；若调整结构保持自旋，又会引入非辐射复合，降低效率。
团队突破始于一次“意外”。陈怡沐回忆，他们最初专注手性钙钛矿量子点合成，未聚焦器件应用。“试完后发现效果出色，”这促使团队深挖物理机制。他们发现，量子点具有强几何限域效应，能像“能量陷阱”般束缚激子。
研究提出，利用手性钙钛矿量子点作为“局域化辐射复合中心”。通过手性诱导自旋选择性效应，量子点高效筛选特定自旋载流子，并在强限域下快速复合发光，避免自旋弛豫，从而实现高效率与高不对称度的双赢。
图丨手性钙钛矿量子点的优化与自旋选择性机制（来源：Nature Communications）
为实现设想，团队开发超声辅助配体交换策略。这就像为量子点做深度表面清洁与修饰，将手性配体交换效率从15.7%提至43.9%，薄膜光致发光量子产率高达94%，并有效钝化缺陷。
从材料到器件，团队历时三年打磨。陈怡沐透露，投稿后针对稳定性集中攻关，优化器件结构，改善效率滚降与开启电压。最终器件在100 cd/m²初始亮度下半衰期约19.8小时，连续运行220分钟后无显著衰减。
应用上，该技术有望革新3D显示。陈怡沐表示，它可构建3D显示屏，配合人机交互还原真实空间信息；若结合机器学习感知器件，能推广至人机交互领域，让远程感知与决策成为可能。
学术层面，陈怡沐指出，团队通过材料创新与器件优化，实现了“自旋发光二极管”，在核心指标上取得平衡。当前，团队正研发圆偏振敏感视网膜形态器件，并提升CP-LED不对称因子。产业化方面，虽稳定性待改进，但基于非手性钙钛矿量子点LED的进展，团队对解决问题充满信心。
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参考资料：
1.https://www.nature.com/articles/s41467-025-57472-8
运营/排版：何晨龙
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