学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电泵浦有机激光器件的研制

作　者: 林杰
导　师: 刘星元
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 凝聚态物理
关键词: 有机半导体激光器电泵浦光学微腔紫外发光二极管紫外激光阈值电流密度
分类号: TN248
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 114次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

1996年,加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的Heeger研究小组首次实现光泵浦固态共轭聚合物激光。此后,电泵浦有机半导体激光的实现就成为有机光电子领域的主要目标之一。本论文系统的总结了电泵浦有机微腔半导体激光器件的设计理论。运用矩阵传输法结合相关理论模拟了有机微腔半导体激光器的反射镜、谐振腔的光学特性以及器件内部的驻波场分布。根据谐振峰和激光材料荧光峰一致以及有源区位于腔内驻波场波腹位置的原则,可以确定有机各层在腔内的分布。再结合材料的本征光谱,就可以计算出激光器件的中心波长、半高全宽和峰值强度。最后,提出了电泵浦有机半导体激光器件的阈值电流计算模型,可以初步估算有机激光器件的阈值电流密度。研制出电泵浦UV有机半导体激光器。首先获得了有机紫外电致发光器件,①实现了高外量子效率的有机UV电致发光。②利用非对称结构抑制了可见光成分,获得了峰值在367nm-400nm之间的半宽10nm左右的高色纯度UV OLED。最大输出功率密度超过2mW/cm~2。③有机层总厚度只有50nm,打破了OLED领域的一个共识。④利用UV OLED激发三基色荧光粉获得了显色指数超过90的白光。在高性能UV有机电致发光的基础上,研制出UV激射的电泵浦有机激光二极管。激光波长398nm,阈值电流密度700mA/cm~2。研制出绿光输出的C545T电泵浦有机激光器件,阈值电流密度为200mA/cm~2,中心波长517nm,半高全宽2.05nm,光束质量M2 =22,束腰半径w0 =0.0768mm,束腰位置L0 =90.67mm,瑞利尺寸Z0 =1.83mm,远场发散角theta =0.042 rad。采用半高全宽仅为28nm的新型激光染料DFQA掺杂Alq作为有源层,制备了电泵有机微腔激光器件。激光中心波长552nm,阈值电流密度286mA/cm~2,激光光谱半宽从5.44nm窄化到2.31nm,输出功率超过1 mW。650nm的激光目前在激光治疗仪、塑料光纤通讯等方面有重要的应用。我们采用高性能红色激光染料DCJTI作为客体材料,空穴传输层NPB和电子传输层Alq共同作为主体材料,制备了混合体异质结构的电泵浦有机半导体激光器件。该激光器件采用底部发射结构,得到了中心波长位于647nm的激光,阈值电流密度为430mA/cm~2,激光的半高全宽从14.5nm窄化到4.02nm。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第1章引言  13-33
  1.1 研究背景  13-15
  1.2 发展现状  15-30
    1.2.1 有机半导体激光器的结构种类  16-26
    1.2.2 电泵浦有机微腔激光器件结构  26-30
  1.3 电泵浦有机激光面临的问题  30-31
  1.4 研究意义  31-32
  1.5 本论文的主要工作  32-33
第2章有机微腔激光器的理论模拟  33-71
  2.1 有机微腔激光器理论基础  33-42
    2.1.1 光学微腔简介  33-35
    2.1.2 放大自发发射和激光  35-42
  2.2 电泵浦有机激光器件的结构设计  42-65
    2.2.1 有机激光器件DBR 的设计  42-51
    2.2.2 电泵浦有机激光器件驻波场和谐振峰的模拟  51-57
    2.2.3 谐振腔的设计以及EL 的计算  57-65
  2.3 电泵浦有机微腔激光器件的阈值  65-71
第3章有机激光器件的性能优化  71-107
  3.1 新型透明导电阳极的研制  71-98
    3.1.1 新型透明导电氧化物薄膜的研究意义  71
    3.1.2 ZnO 系透明导电薄膜的研究  71-72
    3.1.3 ZHFO 透明导电薄膜  72-80
    3.1.4 ZYFO 透明导电薄膜  80-88
    3.1.5 AZFO 透明导电薄膜  88-98
    3.1.6 小结  98
  3.2 复合阴极结构  98-100
  3.3 电泵浦有机半导体激光器件有源区制备  100-107
    3.3.1 双源梯度掺杂器件  100-102
    3.3.2 多源梯度掺杂器件  102-105
    3.3.3 小结  105-107
第4章电泵浦有机紫外激光器件的研制  107-141
  4.1 引言  107
  4.2 高效有机紫外发光二极管  107-115
    4.2.1 引言  107-108
    4.2.2 器件制备  108
    4.2.3 实验结果  108-115
  4.3 有机紫外微腔发光二极管  115-121
    4.3.1 有机微腔的作用  115
    4.3.2 有机紫外微腔器件的制备  115-116
    4.3.3 有机紫外微腔器件的测试分析  116-121
    4.3.4 小结  121
  4.4 电泵浦有机紫外激光器件  121-141
    4.4.1 研究背景和存在难题  121-124
    4.4.2 器件的结构设计  124-131
    4.4.3 器件的制备以及测量分析  131-140
    4.4.4 小结  140-141
第5章电泵浦有机绿色微腔激光器件研制  141-171
  5.1 低阈值电泵浦有机绿色微腔激光  141-156
    5.1.1 引言  141-142
    5.1.2 主体材料的选取  142-145
    5.1.3 激光器件结构的设计  145-148
    5.1.4 激光器件的制备，测量分析  148-156
    5.1.5 小结  156
  5.2 高输出功率电泵浦有机微腔激光器件初步研究  156-171
    5.2.1 引言  156-157
    5.2.2 理论模拟  157-161
    5.2.3 DFQA 激光器件制备  161-163
    5.2.4 测试结果和分析  163-169
    5.2.5 小结  169-171
第6章电泵浦有机红色微腔激光器件的研制  171-187
  6.1 研究的目的  171
  6.2 650nm 电泵浦有机激光的结构设计  171-175
  6.3 DJCTI 电泵浦激光器件的制备以及性能分析  175-184
  6.4 小结  184-187
第7章总结和展望  187-191
  7.1 总结  187-189
  7.2 研究展望  189-191
附录  191-195
参考文献  195-207
在学期间学术成果情况  207-209
指导教师及作者简介  209-211
致谢  211

电泵浦有机激光器件的研制

内容摘要

全文目录

相似论文