有机半导体材料的激光特性研究

	有机半导体材料的激光特性研究
	吕晨曦
	2016-10-01
发表期刊	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
期号	6
摘要	1996年美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的A.J.Heeger小组首次实现了光泵浦固态共轭聚合物激光,推动了有机半导体激光领域的发展。自此,许多有机半导性材料被引入到微腔和分布反馈等不同类型的器件中进行研究,许多材料不受到浓度淬灭影响,制备成平整薄膜可以显著降低阈值。放大自发辐射的稳定性一直是有机激光器件实现商用要面临的重要挑战。有机材料分子间作用力较弱,稳定性较差,其性能很容易受到周围环境的温度以及空气中氧气和湿气的影响。有机光电子器件在实用化之前都必须解决封装问题,以防止材料的老化。研究新型的有机激光材料,实现更低阈值且具有更好ASE稳定性的光泵浦激光是有机激光领域的重要工作。有机激光领域另一部分重要的工作是设计合理的器件结构以实现激光。本文以此为目标,进行了以下工作:首先,我们研究了苯并咪唑类衍生物BBPI的受激发射特性,BBPI:PS薄膜的发射光谱线宽较小,其荧光量子产率达到67.9%,光泵浦实验得到了峰值在440nm处的受激发射,表现出低阈值(30μJ/cm2)和高增益系数(9.37 cm-1),ASE光谱的半高全宽最低可以达到15.1nm,通过计算得出了该材料的受激发射截面为1.8′10-16cm2。BBPI有希望作为蓝光激光器的增益介质。其次,研究了三种氟硼二吡咯衍生物(BODIPY)材料Ph BOD,Na BOD和En BOD的放大自发辐射稳定性。3种BODIPY薄膜有较低的ASE阈值,良好的ASE光稳定性、ASE环境稳定性和ASE热稳定性,高频率高强度光泵浦下输出强度衰减较慢,测试样品ASE环境稳定性时将样品在大气环境下存放三个月,之后进行光泵浦实验样品仍然能够有ASE特性,而且阈值改变不大。重点考察了样品的ASE热稳定性,用热台持续加温到100℃,且保持高温环境下测试,仍然具有放大自发辐射特性。比较了Ph BOD,Na BOD和En BOD的ASE稳定性,发现Ph BOD的ASE稳定性最好。进一步进行理论计算和分析,使用Gaussian 09计算出分子基态性质。我们推测材料的ASE稳定性与其分子结构中各部分的共轭程度和分子结构的化学稳定性有关,分子中各个基团的共轭程度大,分子中Mulliken电荷分布对称性好,材料的ASE稳定性更好。最后,我们设计并制备了高反射率电极,利用metal/dielectric/metal结构使金属电极具有高反射率,其结构为Ag(100nm)/YF_3(175nm)/Ag(12nm),在450nm到660nm的宽光谱范围内反射率都在95%以上,最高反射率超过98%,表明该结构可以有效地提高金属电极在可见区的反射率。设计并制备了DBR结构的(TiO_2/SiO_2)^10/WO_3(46nm)/Ag(11nm)/WO_3(20nm)高反射率阳极,在530nm附近的反射率可以超过99%,电极同时具备高反射率和高功函数的特性,可以作为高反射率阳极应用到有机电致发光器件和有机电泵浦激光器件中。
关键词	有机半导体激光放大自发辐射稳定性 Bodipy 高反射电极
语种	中文
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/57751
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	吕晨曦. 有机半导体材料的激光特性研究[J]. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2016(6).
APA	吕晨曦.(2016).有机半导体材料的激光特性研究.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(6).
MLA	吕晨曦."有机半导体材料的激光特性研究".中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 .6(2016).