إن استخدام الثنائيات الليزرية سيجعل من الممكن تحقيق اختراق آخر في تطوير تقنيات مثل
ثنائيات الليزر العضوية لفترة طويلةكانت تعتبر هدفا بعيد المنال في مجال الأجهزة الباعثة للضوء. ويستخدمون مواد عضوية لإصدار الضوء بدلاً من أشباه الموصلات غير العضوية مثل زرنيخيد الغاليوم ونيتريد الغاليوم المستخدمة في الأجهزة التقليدية.
تشبه الثنائيات الليزرية الثنائيات العضوية في نواحٍ عديدة.الثنائيات الباعثة للضوء (OLED)، حيث تبعث طبقة رقيقة من الجزيئات العضوية الضوء عند تطبيق الطاقة الكهربائية. أصبحت شاشات OLED خيارًا شائعًا لشاشات الهواتف الذكية نظرًا لكفاءتها العالية وألوانها النابضة بالحياة التي يمكن تعديلها بسهولة عن طريق إنشاء جزيئات عضوية جديدة.
تنتج ثنائيات الليزر العضوية أكثر من ذلك بكثيرضوء أنقى، ولكن لتحقيق عملية التوليد يتطلب تيارات أعلى من تلك المستخدمة في مصابيح LED. تسببت هذه الظروف القاسية في فشل الأجهزة التي تمت دراستها مسبقًا قبل وقت طويل من بدء توليد الإشعاع.
أفاد علماء من مركز أبحاث الضوئيات والإلكترونيات العضوية بجامعة كيوشو أنهم تمكنوا من تحقيق ثنائيات ليزر عضوية لأشباه الموصلات.
"أعتقد أن الكثير من الناس في المجتمع العلمييقول أتولا إس دي سانداناياكا، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية: "لقد شككنا فيما إذا كنا سنرى يومًا ما استخدام صمام ثنائي ليزر عضوي". "ولكن بفضل المواد المحسنة والأجهزة الجديدة، فعلنا ذلك أخيرًا."
خطوة مهمة في التوليد هي توريد كميات كبيرةكمية من التيار الكهربائي إلى الطبقات العضوية لتحقيق حالة تسمى الانقلاب السكاني. ومع ذلك، فإن المقاومة العالية للعديد من المواد العضوية تجعل من الصعب توليد ما يكفي من الشحنات الكهربائية قبل أن تسخن المواد نفسها وتحترق.
علاوة على ذلك، فإن عمليات الفقد المختلفة المتأصلة في معظم المواد العضوية والأجهزة التي تعمل بتيارات عالية تقلل من الكفاءة، مما يؤدي إلى رفع التيار المطلوب إلى أعلى.
للتغلب على هذه العقباتاستخدم فريق البحث مواد عالية الإنبعاث العضوية عالية الأداء (BSBCz) مع مقاومة منخفضة نسبيًا للكهرباء وخسائر صغيرة - حتى مع وجود كميات كبيرة من الكهرباء. لكن المادة الصحيحة وحدها لم تكن كافية.
الصورة: تمثيل تخطيطي لصمام ثنائي ليزر أشباه الموصلات عضوي ينتج إشعاع الليزر الأزرق عندما يكون متحمسًا كهربائيًا.
قاموا أيضًا بتطوير تصميم الجهاز باستخدامشبكة من المواد العازلة فوق أحد الأقطاب الكهربائية تستخدم لتوصيل الكهرباء إلى الأغشية العضوية الرقيقة. ومن المعروف أن مثل هذه الشبكات - التي تسمى هياكل التغذية المرتدة الموزعة - تنتج التأثيرات البصرية اللازمة لليزر، لكن الباحثين خطوا خطوة أخرى إلى الأمام.
"من خلال تحسين هذه الشبكات، لم نتمكن من ذلك فحسبالحصول على الخصائص البصرية المطلوبة، ولكن أيضًا التحكم في تدفق الكهرباء في الأجهزة وتقليل كمية الكهرباء اللازمة لمراقبة الليزر من طبقة رقيقة عضوية،» كما يقول أداتشي.
الباحثون واثقون جدا في الوعد من هذهالأجهزة الجديدة التي أسست شركة KOALA Tech Inc. الناشئة لتسرع البحوث والتغلب على آخر العقبات المتبقية أمام استخدام ثنائيات الليزر العضوية في الإنتاج الضخم.