有机激光二极管从梦想变为现实
日本的研究人员证明了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行的，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。
 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行的，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。 有机激光二极管长期以来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，在有机发光二极管中，一层薄的有机分子在通电时发光。有机发光二极管（OLED）因其高效率和鲜艳的色彩而成为智能手机显示器的热门选择，这种色彩很容易通过设计新的有机分子而改变。在电激励下产生蓝色激光发射的有机半导体激光二极管的示意图。
 （图片来源：九州大学有机光电子学研究中心） 有机激光二极管可以产生更纯净的光，从而实现更多的应用，但它们需要比OLED中使用的电流更大的电流来实现激光发射过程。这些极端的条件导致了先前研究的器件在观察到激光之前发生了故障。 进一步复杂化的进展是，先前关于有机材料电产生激光的说法在一些场合被证明是错误的，其他现象由于表征不充分而被误认为是激光。 但是现在，九州大学有机光电子学研究中心（OPERA）的科学家们在《Applied Physics Express》（“Indication of current-injection lasing from an organic semiconductor”）上报告说，他们有足够的数据令人信服地证明有机半导体激光二极管终于实现了。 该论文的主要作者Atula S. D. Sandanayaka说：“我认为许多人都在怀疑，有一天我们是否真的会看到有机激光二极管的实现，但是通过改进材料和新设备结构，减缓各种性能限制，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，以达到一种称为粒子数反转的状态。然而，许多有机材料的高电阻使其很难在加热和燃烧前获得足够的电荷。 除此之外，大多数有机材料和设备在大电流下运行所固有的各种损耗过程都会降低效率，使必要的电流上升得更高。 为了克服这些问题，由Chihaya Adachi教授领导的研究小组使用了一种高效有机发光材料（BSBCZ），这种材料具有相对较低的抗电性和较低的损耗，即使注入了大量的电。但仅仅拥有合适的材料是不够的。 他们还设计了一种器件结构，其中一个电极上有一个绝缘材料网格，用于向有机薄膜中注入电能。众所周知，这种网格——称为分布式反馈结构——能产生激光所需的光学效应，但研究人员更进了一步。 Adachi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，并将观察有机薄膜激光所需的电量降到最低。” 研究人员对这些新设备的前景充满了信心，他们于2019年3月22日成立了创业公司Koala Tech Inc.——九州有机激光科技公司的简称，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终障碍。 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，现在正在努力提高他们的有机激光二极管的性能，将这项最先进的有机发光技术带到世界上。 原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=52907.php |
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