11有机半导体材料与器件概论

3 有机半导体激光研究
PPV光泵激发 辐射模式和自 发辐射模式
AM11_00363
3 有机半导体激光研究
聚合物光泵激光器举例 激光器结构
条状分布，光致发光 APL82_02203
3 有机半导体激光研究
聚合物光泵激光
激光性能：半高宽窄好 能量密度w/th 阈值
开始产生激射 的泵浦能量密 度：阈值
2 几种激光器的结构和原理
有机材料在里面 反射导致光放大
圆盘边缘的反射导致光放大
2 几种激光器的结构和原理
不同发光层内的某些波长的发 光干涉增强，可能导致激光 一层发光一层不发光 最上面的 界面干涉增强
2 几种激光器的结构和原理
不同点的发光在某个方向上的干涉增强导致该 方向上可能产生激光，不同的角度可能产生的 激光波长不同
1
简要复习前几次课内容：
回顾前面2次课内容： 1 有机发光器件的界面: 界面能带结构:肖特基势垒，三角形势垒，镜像势 隧穿电流的计算: 态密度，费米迪拉克分布，隧穿几率 界面效应: 真空能级对齐，费米能级对齐，界面偶极层 电子和空穴重新分布 形成一定电场 增强载流子注入的方法: 改善材料、利用低功函数的金属、插入缓冲层（增强载流 子注入） 插入缓冲层增强载流子注入的原理: 化学反应，界面偶极层， 减小隧穿势垒（宽度 加一层绝缘层 很波宽度就下来了） 界面有偶ji
APL69_04168.pdf
3 有机半导体激光研究 强场电激发产生电吸收造成能量损失，阻 碍有机半导体二极管激光器的实现 吸收变化
APL74_01057
辐射跃迁 E2
hv
受激辐射 E2
hv hv hv
E1
E1
1 激光的基本原理
能量 快 能量
慢
E2 E1
N2
N1
E0
N0
粒子数
三能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系统的粒子数反转
处于粒子数反转状态的材料为激活介质，如有适当光子射入 激活介质，可产生辐射大于吸收的情况，从而实现光放大
1 激光的基本原理
一直循环加强来回 多次，某个频率
3 有机半导体导电： 载流子迁移 迁移率定义 两种基本的导电模型: 载流子在导带中共有化运动导致的传输 跳跃 (hopping) 传输（有机半导体） 与有机发光器件电流电压特性有关的两种模型： 电流注入限制电流模型 空间电荷限制电流模型 (SCLC)
空间电荷限制电流 (SCLC) “Space Charge Limited Current”
可作为有机发光 器件的聚合物光 泵微激光器
APL72_02811
3 有机半导体激光研究 可作为有机发光器件的聚合物光泵微激光器
PRB64_25211
3 有机半导体激光研究
可作为有机发 光器件的聚合 物光泵微激光 器激发强度与 光谱
PRB64_25211
3 有机半导体激光研究
可作为有机发光 器件的聚合物光 泵微激光器的PL 和EL光谱
APL82_02203
3 有机半导体激光研究 通过能量转移产生受激辐射
JAP84_04096
DCM:红光染料 接受Alq 发光DCM
3 有机半导体激光研究 通过能量转移产生受激辐射的器件结构
银 镜面
平板波导结构
垂直微腔表面发射结构 双异质节结构
JAP84_04096
3 有机半导体激光研究 通过能量转移产生受激辐射能量输入输出关系 平板波导结构
使用寿命与光输出
SCIENCE279_00553
3 有机半导体激光研究 不同激发强度的光谱以及激光的半峰宽
SCIENCE279_00553
3 有机半导体激光研究
聚合物柱状光泵微激光器 （有电极）
APL72_02811
3 有机半导体激光研究
聚合物光泵微激 光器光谱
APL72_02811
3 有机半导体激光研究
有机半导体材料与器件概论
(Outline of Organic Semiconductor Materials and Devices)
专题之三
Email: gyzhong@fudan.edu.cn Department of Material Science, Fudan University,200433, Shanghai, China
APL71_02230
3 有机半导体激光研究
通过能量转移产生受激辐射
APL71_02230
3 有机半导体激光研究 光泵有机激光器件结构
SCIENCE279_00553
3 有机半导体激光研究
不同激发强度下的光谱
SCIENCE279_00553 SCIENCE279_00553
3 有机半导体激光研究
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本次课主要内容： 1 激光的基本原理 2 几种激光器的结构和原理 （含无机半导体激光器） 3 有机半导体激光研究 （含光泵，电泵有机激光） 4 有机电致激光的前景
有机半导体激光器的优点：
制备容易，成本低，体积小，可选的 激光材料多，可弯曲 应用前景广阔！
1 激光的基本原理
Laser: light amplification by stimulated emission of radiation 受激 放大 辐射
(光，电)
研发用电能激发
激光器结构
腔长为半波长的整数倍时光放大
AM11_00363
2 几种激光器的结构和原理
无机半导体激光器结构
2 几种激光器的结构和原理
波带片
波导DBR,DFB：负反馈 AM11_00363
2 几种激光器的结构和原理
H 高折射率 L H L
入射光在不同界面上的反射光发生干涉 使反射光增强，从而起到反射镜的作用
PRB64_25211
3 有机半导体激光研究 OLED器件阵列及其不同方向的EL输出 光刻好的OLED的基底
APL74_01206
3 有机半导体激光研究
OLED器件阵列结构示意图
APL74_01206
3 有机半导体激光研究
OLED器件阵列不同方向的EL光谱
APL74_01206
3 有机半导体激光研究 由于单线态激子间的反应使Alq中随激发 光强度增强光致发光的效率可能下降
DH
SW
垂直微腔表面发射结构
JAP84_04096
3 有机半导体激光研究 通过能量转移产生光泵受激辐射实物照片
JAP84_04096
3 有机半导体激光研究
通过能量转移产生受激辐射
APL71_02230
3 有机半导体激光研究
通过能量转移产生受激辐射
APL71_02230
3 有机半导体激光研究 通过能量转移产生受激辐射