一種發射藍光的有機激光二極管

日本的研究人員已經證明，基于有機半導體激光二極管確實是可行的，這一發現為生物感應，顯示器，醫療保健和光通信等應用中激光器的進一步擴展鋪平了道路。

長期以來，有機激光二極管一直被認為是發光器件領域的最大挑戰，它使用碳基有機材料發光而不是傳統器件中使用的無機半導體，如砷化鎵和氮化鎵。

有機激光二極管在許多方面類似于有機發光二極管(OLED)，其中當施加電時，薄的有機分子層發光。 OLED已經成為智能手機顯示器的主要選擇，因為它們具有高效率和鮮艷的色彩，可以通過設計新的有機分子輕松改變。

有機激光二極管產生更純凈的光，可以實現額外的應用，但它們需要的電流幅度高于OLED中用于實現激光發射過程的電流。這些極端條件導致先前研究的器件在激光發射之前很容易地分解。

日本九州大學有機光子學和電子學研究中心(OPERA)的科學家們在《應用物理快報》雜志上發表文章宣布，他們有足夠的數據可以令人信服地證明有機半導體激光二極管終于實現了。

安達·千波矢教授

該論文的第一作者安達千波矢(Atula SD Sandanayaka)說：“我認為行業中的許多人都懷疑我們是否真的會看到有機激光二極管的實現，但是通過改進材料和新設備結構，我們終于做到了。“

在電激勵下產生藍色激光發射的有機半導體激光二極管的示意圖

有機激光二極管的關鍵步驟是向有機層注入大量電流以實現稱為粒子數反轉的條件。然而，許多有機材料的高電阻使得在材料加熱和燒盡之前難以在材料中獲得足夠的電荷。

最重要的是，在大電流下運行的大多數有機材料和器件固有的各種損耗過程會降低效率，從而將必要的電流提高到更高的水平。

為克服這些障礙，由安達千波矢教授領導的研究小組使用了一種高效的有機發光材料(BSBCz)，即使注入大量電力，其電阻和損耗也相對較低。

但僅靠合適的材料是不夠的。他們還設計了一種器件結構，在其中一個電極頂部具有絕緣材料網格，用于將電流注入有機薄膜。已知這種稱為分布式反饋結構的網格產生激光所需的光學效應，但研究人員更進一步。

安達教授說：“通過優化這些網格，我們不僅可以獲得所需的光學特性，還可以控制設備中的電流，并最大限度地減少觀察有機薄膜激光所需的電量。”

研究人員對這些新設備充滿信心，他們于2019年3月22日成立了初創公司九州有機激光技術公司，以加速研究并克服使用該設備的最后障礙。

總結

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