告别昏暗3D影像！用“素颜”呈现立体画面…UNIST开发出生成圆偏振光的发光器件

Published 29 Dec.2025 09:35(KST)

Song Myeonghun·Lee Seunggeol教授团队开发出发射圆偏振光的钙钛矿PeLED器件

有望应用于下一代3D显示、通信与安全技术……刊登于Adv. Funct. Mater.

3D影像长期存在的“昏暗顽疾”有望被消除。

3D电影相比普通电影往往让人感觉特别暗，这是因为要使用只能让特定成分的光——圆偏振光——通过的滤光片。

如今，即便不使用这种滤光片，也能高纯度产生圆偏振光的下一代发光器件已经被开发出来。预计将有助于打造更明亮的下一代3D显示器，以及在将高纯度光成分作为0和1信息的安全与通信技术领域发挥作用.

蔚山科学技术院（UNIST）新材料工程系Song Myeonghun、Lee Seunggeol教授团队在钙钛矿发光层结构中加入两种特殊分子，开发出一种无需外部滤光片就能选择性发出高纯度圆偏振光的钙钛矿发光二极管（Perovskite LED，PeLED）。

研究团队，（自左起）Professor Song Myeonghun，Professor Lee Seunggeol，研究员 Choi Yongjun。UNIST 提供

圆偏振光是指按特定方向旋转传播的光成分。普通发光二极管发出的光会向四面八方散射，因此需要叠加滤光片，只分离出圆偏振光成分，这一过程中亮度大幅下降，这是因为无法通过偏振滤光片的光被“截掉”了。

本次研发的PeLED则从一开始就由发光二极管本身直接发出圆偏振光，这得益于发光材料“钙钛矿”内部的“手性（Chiral）”分子。手性分子是一种在镜中成像时如同左右手般互不重合的非对称结构分子。加入手性分子后，内部结构会向一侧偏斜，其中产生的光也就呈现向一侧方向旋转的形式。

以往多采用只添加一种手性分子的方式，但由于结构扭曲不均匀，偏振方向的纯度和亮度都会急剧下降。研究团队通过混合分工不同的两种手性分子解决了这一问题。

这两种分子分别是“甲基苄基铵（MBAI）”和“联萘基磷酸盐（BHP）”。甲基苄基铵在钙钛矿层之间诱导整体扭曲结构，而联萘基磷酸盐则通过缓解由结构扭曲引起的缺陷来提高稳定性。

研究团队通过理论计算确认，这种结构变化确实会直接影响光的旋转方向和亮度。

实际实验结果也表明，所开发的PeLED在偏振方向的纯度和发光效率方面均得到大幅改善。表征纯度的发光各向异性参数（g_CP-EL）最高提升至7.5×10⁻²，较仅加入单一手性分子时提高了近3倍。表征发光效率的外量子效率（EQE）也从1.28%大幅提升至6.9%，最大亮度则从742 cd/m²提高到1753 cd/m²。

尤其是偏振方向纯度的提升，凸显了本次开发的PeLED在安全与量子信息通信领域的潜在价值。偏振方向纯度越高，就越能在将左旋或右旋光作为0、1信息的安全或通信技术中，实现对信息的精准区分。