一種降低氧化銦錫/金屬電極對(duì)有機(jī)激光增益層產(chǎn)生的光損耗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低氧化銦錫/金屬電極對(duì)有機(jī)激光增益層產(chǎn)生的光損耗的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]I960年第一臺(tái)紅寶石激光器的誕生引發(fā)了科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的革命，極大的推進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步。激光光譜學(xué)使得我們對(duì)周圍的物理和化學(xué)世界有了前所未有的認(rèn)識(shí)。有機(jī)半導(dǎo)體激光器的快速發(fā)展得益于有機(jī)薄膜晶體管和有機(jī)發(fā)光二極管領(lǐng)域理論和工藝的不斷成熟。有機(jī)半導(dǎo)體激光器的快速發(fā)展豐富了激光器的種類，其在信息光電子領(lǐng)域有潛在重要的應(yīng)用前景。電栗浦的有機(jī)半導(dǎo)體激光器是有機(jī)光電子領(lǐng)域最重要的目標(biāo)之一。
[0004]1992年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣色色拉分校的Daniel Moses首先在聚合物材料MEH-PPV的二甲苯溶液中實(shí)現(xiàn)了光栗浦激光。1995年，美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的Rothberg研究小組，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校的Hide研究小組將MEH-PPV分別溶解在不同溶劑中，也成功地觀測(cè)到了光栗浦光。當(dāng)聚合物溶液光栗浦激光器發(fā)展到一定程度后，全固態(tài)的有機(jī)激光器成為人們的新目標(biāo)。1996年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的Heeger研究小組把MEH-PPV和1102納米顆粒摻雜到PS基質(zhì)中，制備成微米量級(jí)的薄膜，在532nm脈沖激光的栗浦下，觀測(cè)到了出射光譜的增益和窄化，這也是首次光栗浦固態(tài)共軛聚合物受激發(fā)射現(xiàn)象的報(bào)道(PPV)。1997年普林斯頓大學(xué)的S.R.Forrest研究小組首次實(shí)現(xiàn)了光栗浦主客體摻雜有機(jī)小分子激光。Forrest研究小組使用有機(jī)半導(dǎo)體材料作為激光染料的主體材料，可以得到高質(zhì)量并有一定導(dǎo)電性的有機(jī)薄膜，所獲得的激光器呈現(xiàn)較高的斜率效率。此后，又有很多關(guān)于全固態(tài)光栗浦有機(jī)激光器件的報(bào)道。早期人們稱聚合物激光為塑料激光，自從有機(jī)小分子材料有了激光現(xiàn)象的報(bào)道以后，人們將聚合物和有機(jī)小分子的激光統(tǒng)稱為有機(jī)半導(dǎo)體激光。
[0005]隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于具有效率高、環(huán)境友好、柔性可拉伸等優(yōu)點(diǎn)的新型激光器的需求逐漸增加?；谟袡C(jī)半導(dǎo)體材料的固體激光器應(yīng)運(yùn)而生，有機(jī)半導(dǎo)體材料具有吸收系數(shù)大，發(fā)射光譜寬，量子效率高，來(lái)源廣泛，可溶液法制備等優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)改變分子結(jié)構(gòu)可以對(duì)材料物性和光學(xué)性能進(jìn)行有效調(diào)控，同時(shí)有機(jī)材料可以制成薄膜激光器件，便于攜帶以及其他系統(tǒng)集成等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，光栗浦有機(jī)激光已經(jīng)日臻成熟:基于有機(jī)染料、小分子、聚合物、有機(jī)單晶等材料和平面光波導(dǎo)、垂直面發(fā)射微腔、曲面微腔等諧振腔的光栗浦有機(jī)激光器不斷獲得進(jìn)展。雖然不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)有機(jī)激光器提供了發(fā)展的契機(jī)，但是電栗浦有機(jī)激光仍然難以實(shí)現(xiàn)。
[0006]實(shí)現(xiàn)有機(jī)電栗浦激光有以下幾個(gè)條件:第一，器件工作電流須達(dá)到kA cm2以上；第二，能夠產(chǎn)生足夠的激子使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；第三，在長(zhǎng)時(shí)間高電壓和高溫的工作條件下，器件須保持良好的穩(wěn)定性。而有機(jī)材料本身固有的缺陷(如載流子迀移率較低、電學(xué)穩(wěn)定性較差、三線態(tài)激子猝滅等)成為了電栗浦有機(jī)激光的最大障礙之一。除此之外，器件的結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)電栗浦器件產(chǎn)生影響:第一，電極對(duì)激子的猝滅；第二，多層器件造成了額外的損耗。有機(jī)增益材料與傳統(tǒng)電極(如ITO電極和Ag電極等)接觸而產(chǎn)生的光損耗是導(dǎo)致有機(jī)電栗譜激光器件失效的重要原因之一。目前比較普遍的做法是利用熱蒸鍍或者磁控濺射等方法在電極與增益介質(zhì)之間引入氧化物作為電極的修飾層，將電極與增益層隔開(kāi)，降低電極對(duì)激子的猝滅作用，從而降低光損耗、降低閾值，提高器件性能。但是，這些方法成本過(guò)高、制作工藝較復(fù)雜，有時(shí)還需要對(duì)界面層加熱處理，并且這些界面材料導(dǎo)電性差，使活性層中的高電流密度難以實(shí)現(xiàn)。因此，我們提出，以有機(jī)聚合物替代無(wú)機(jī)氧化物，使用旋涂的方法引入電極修飾層。該方法成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可控，有可能用于未來(lái)的電栗浦有機(jī)半導(dǎo)體激光器件。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種降低氧化銦錫/金屬電極對(duì)有機(jī)激光增益層產(chǎn)生的光損耗的方法，即在氧化銦錫電極/金屬電極與有機(jī)增益層之間通過(guò)溶液制備引入有機(jī)界面層，通過(guò)調(diào)控有機(jī)界面層的厚度降低了電極對(duì)光的各種損耗，使自發(fā)輻射放大閾值或激光閾值降低，提高了器件的性能。
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種降低氧化銦錫/金屬電極對(duì)有機(jī)激光增益層產(chǎn)生的光損耗的方法，在氧化銦錫/金屬電極與有機(jī)激光增益介質(zhì)層間引入有機(jī)界面層，所述有機(jī)界面層通過(guò)溶液制備而成，所述有機(jī)界面層所用的溶劑為水或醇類，且不溶解有機(jī)激光增益介質(zhì)層。
[0010]作為優(yōu)選的是，所述有機(jī)界面層包括兩層，按照從下往上順序依次為第一有機(jī)界面層和第二有機(jī)界面層。
[0011]作為優(yōu)選的是，所述有機(jī)界面層的溶質(zhì)為有機(jī)大分子。
[0012]作為優(yōu)選的是，所述有機(jī)界面層的溶質(zhì)為醋酸纖維素、聚[9，9_ 二辛基芴-9，
9-(雙(3’ - (N, N- 二甲基)-N-乙基銨)丙基芴]二溴、聚[1，4_亞苯基-9，9_(雙(3’-(N，N-二甲基)-N-乙基銨)丙基芴]二溴、參雜有聚苯乙烯磺酸的聚乙氧基噻吩或可溶液制備的金屬氧化物。
[0013]作為第一有機(jī)界面層和第二有機(jī)界面層優(yōu)選的是，所述第一有機(jī)界面層和第二有機(jī)界面層上均設(shè)有光柵或波導(dǎo)圖形。
[0014]作為第一有機(jī)界面層和第二有機(jī)界面層優(yōu)選的是，第一有機(jī)界面層和第二有機(jī)界面層的厚度均為1-1OOnm0
[0015]
有益效果
該方法成本低廉、工藝簡(jiǎn)單，通過(guò)溶液制備的方法在電極與有機(jī)激光增益層之間引入有機(jī)界面層，在確保界面材料在其它功能器件(LED、0PV)中改善電極功函數(shù)的功能的同時(shí)，改善了界面平整度，限制了傳統(tǒng)器件中電極對(duì)有機(jī)激光增益材料的光子猝滅問(wèn)題，從而大幅度降低了電極對(duì)光子的損耗，從而降低光增益閾值。該方法一方面降低了自發(fā)輻射放大的閾值、提升了器件的性能，另一方面降低了器件制作的成本，有利于廣泛應(yīng)用于有機(jī)半導(dǎo)體激光器件。
[0016]
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為在不同襯底(包括石英、玻璃以及氧化銦錫基底)的條件下，沉積在其表面的有機(jī)激光增益層(PFO)的輸出能量隨著栗浦能量強(qiáng)度的變化關(guān)系圖。
[0018]圖2為沉積在不同襯底(包括石英、玻璃以及氧化銦錫基底)上的有機(jī)激光增益層(PFO)的自發(fā)輻射放大的光譜圖。
[0019]圖3在氧化銦錫電極與有機(jī)激光增益介質(zhì)層之間引入第一有機(jī)界面層的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為選用不同有機(jī)界面層的材料(醋酸纖維素(CA)、PFN+Br、PPFN+