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来自研究机构

有机激光二极管从梦想走向现实

日期:
2019年5月31日
来源:
九州大学
简介:
来自日本的研究人员已经证明,一种基于有机半导体的长期难以捉摸的激光二极管确实是可能的,这为激光在生物传感、显示器、医疗保健和光通信等应用领域的进一步扩展铺平了道路。
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来自日本的研究人员已经证明,一种基于有机半导体的长期难以捉摸的激光二极管确实是可能的,这为激光在生物传感、显示器、医疗保健和光通信等应用领域的进一步扩展铺平了道路。

有机激光二极管一直被认为是发光器件领域的圣杯,它使用碳基有机材料来发光,而不是传统器件中使用的无机半导体,如砷化镓和氮化镓。

激光器在许多方面与有机发光二极管(oled)相似,在oled中,一层薄薄的有机分子在通电时发光。由于oled具有高效率和鲜艳的色彩,并且可以通过设计新的有机分子轻松改变,因此它已成为智能手机显示器的热门选择。

有机激光二极管可以产生更纯净的光,从而实现其他应用,但它们需要比oled中使用的电流更高的数量级来实现激光过程。这些极端条件导致先前研究的设备在激光被观察到之前就坏了。

更复杂的是,以前声称的由有机材料产生的激光在一些场合被证明是错误的,其他现象被误认为是激光,因为没有充分的表征。

但是现在,来自九州大学有机光子学和电子学研究中心(OPERA)的科学家们在该杂志上发表了报告应用物理快报他们有足够的数据令人信服地表明,有机半导体激光二极管终于实现了。

论文的第一作者Atula S. D. Sandanayaka说:“我想很多人都在怀疑我们是否真的有一天会看到有机激光二极管的实现,但通过改进材料和新器件结构来逐步消除各种性能限制,我们最终做到了。”

激光的一个关键步骤是向有机层注入大量电流,以达到称为人口反转的条件。然而,许多有机材料的高电阻使得材料在加热和燃烧之前很难获得足够的电荷。

最重要的是,在高电流下工作的大多数有机材料和器件固有的各种损耗过程会降低效率,从而将必要的电流推得更高。

为了克服这些障碍,由Chihaya Adachi教授领导的研究小组使用了一种高效的有机发光材料(BSBCz),该材料具有相对较低的电阻和较低的损耗-即使注入大量的电力。但是仅仅有合适的材料是不够的。

他们还设计了一种装置结构,在其中一个电极的顶部有一个绝缘材料网格,用于向有机薄膜中注入电力。这种网格——被称为分布式反馈结构——已知会产生激光所需的光学效应,但研究人员更进一步。

安达奇说:“通过优化这些网格,我们不仅可以获得所需的光学特性,还可以控制器件中的电流,并最大限度地减少观察有机薄膜激光所需的电量。”

研究人员对这些新设备的前景充满信心,因此他们于2019年3月22日成立了创业公司KOALA Tech Inc.(九州有机激光技术公司的简称),以加速研究并克服在商业应用中使用有机激光二极管的最后障碍。

KOALA Tech Inc.的创始成员Chihaya Adachi教授、Jean-Charles Ribierre博士、Fatima Bencheikh博士和Takashi Fujihara博士正在努力提高他们的有机激光二极管的性能,将这一最先进的有机发光技术推向世界。

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故事来源:

材料所提供的九州大学注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Atula s.d. Sandanayaka, Toshinori Matsushima, Fatima Bencheikh, Shinobu Terakawa, William J. Potscavage,秦传江,藤原隆,Goushi Kenichi, Jean-Charles Ribierre, Chihaya Adachi。显示来自有机半导体的电流注入激光应用物理快报, 2019;12 (6): 061010 doi:10.7567 / 1882 - 0786 / ab1b90

引用此页

九州大学。“有机激光二极管从梦想走向现实。”《科学日报》。科学日报,2019年5月31日。< www.koonmotors.com/releases/2019/05/190531085416.htm >。
九州大学。(2019年5月31日)。有机激光二极管从梦想走向现实。《科学日报》.2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/05/190531085416.htm
九州大学。“有机激光二极管从梦想走向现实。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/05/190531085416.htm(2023年6月18日访问)。

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