光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
30
2026
-
07
武汉大学，自旋发光二极管 | Nature Photonics
作者：
自旋发光二极管Spin light-emitting diodes因其在下一代光电子器件、自旋光子学和光通信中的应用前景而备受关注。然而，在室温条件下，自旋极化会因快速的自旋弛豫而迅速衰减，使得非对称电致发光亮度始终受限，通常仅为10–1000 cd m?²。
近日，武汉大学侯绍聪团队Qi Liu, Yanlong Wang在Nature Photonics上发文，构建了一种杂化手性钙钛矿异质结构，在宽带隙手性自旋注入层中，分布非手性发光层，使发光层与自旋注入层实现空间分离，从而调控激子–激子相互作用对自旋弛豫的贡献。
该杂化手性钙钛矿有效抑制了随着激发密度增加而导致的自旋翻转速率快速上升，将自旋弛豫时间延长至纳秒量级，同时保持78%的光致发光量子效率。基于该异质结构制备的自旋发光二极管实现了13084 cd m?²的BCP-EL，最大电致发光不对称因子达到0.2。在初始亮度100 cd m?²条件下，器件外推半寿命超过5000小时。
动力学分析表明，发光偏振的决定因素会随着激发条件发生转变：在低激发密度下，主要由初始自旋极化决定，而在高激发密度下，则主要受自旋翻转速率控制。
该项研究，不仅揭示了自旋动力学的新机制，也为高性能自旋发光器件以及下一代显示、量子信息和自旋光子学技术的发展提供了新的设计思路。
Manipulating spin dynamics via exciton–exciton interactions for bright spin light-emitting diodes. 通过激子-激子相互作用，调控自旋动力学，以实现高亮度自旋发光二极管
图1： 具有连续与分段发射体网络的手性钙钛矿Chiral Perovskites，HCP中，激子分布与自旋动力学。
图2： 手性钙钛矿HCP的结构、光学和手性光学性质。
图3： 手性钙钛矿HCP的自旋动力学及动力学模型。
图4： 基于手性钙钛矿HCP的自旋发光二极管spin?LED器件性能与圆偏振电致发光Circularly Polarized Electroluminescence，CP?EL。
来源：今日新材料
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