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Advanced Optical Material:可逆的电调谐微腔发光器件

光子晶体是由不同折射率的介质经周期性排列而构成的光波长量级的微结构,可实现对光子运动的有效控制,从而增强光电子器件的性能,在新型光源、显示及传感等领域展现出绚丽的应用前景。其中,刺激响应光子晶体由于对外界光、热、电等刺激具有独特的光学响应而受到研究者的广泛关注。目前,高质量(宽范围可逆调控、响应速度快、稳定性好)的电响应光子晶体及可调谐光电子器件的方便及可控制备依然面临挑战。


Advanced Optical Material:可逆的电调谐微腔发光器件


中科院长春光机所发光学及应用国家重点实验室吕营博士及刘星元研究员等人以经典无机电致变色材料WO3为介质,采用掠角蒸发技术,一步可控地制备了电致变色分布布拉格反射镜。作为一种一维光子晶体,该反射镜由一对交替沉积的致密和多孔WO3层组成。通过改变蒸发源与衬底之间的角度,可实现对薄膜微观形貌、折射率、孔隙率的精确调控(ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 27107)。其中蒸发角度为75°和15°的薄膜的折射率差高达0.41(550 nm处),为目前基于同种材料获得的最大折射率差,为高质量光子晶体制备提供了保障。

得益于光子晶体独特的光学性质及WO3材料优异的电致变色特性,该光子晶体带隙可以在小的驱动电压下(±1.1 V)实现快速、宽范围的可逆调控。在此基础上,进一步将电致变色反射镜整合到光学微腔中,成功实现了可逆电调谐的微腔量子点发光器件。在-0.9 V电压下,该微腔器件的发射峰位,峰值强度和半高全宽的最大调制范围分别达到15.5 nm,317%和10.4 nm。

该研究为不仅为高性能电响应光子晶体的构建提供简单有效的方案,也为实现可调谐光子/光电子器件提供了新思路。

相关论文发表于Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.201700791),第一作者为博士研究生肖莉莉。



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