Der Einsatz von Laserdioden wird einen weiteren Durchbruch in der Entwicklung von Technologien wie z
Organische Laserdioden mit langer Lebensdauergalten auf dem Gebiet der lichtemittierenden Geräte als unerreichbares Ziel. Sie verwenden organische Materialien zur Lichtemission anstelle anorganischer Halbleiter wie Galliumarsenid und Galliumnitrid, die in herkömmlichen Geräten verwendet werden.
Laserdioden ähneln in vielerlei Hinsicht organischen Leuchtdioden (OLEDs), bei denen eine dünne Schicht organischer Moleküle emittiert wirdLicht, wenn Strom zugeführt wird. OLEDs sind aufgrund ihrer hohen Effizienz und ihrer lebendigen Farben, die leicht verändert werden können, um neue organische Moleküle zu erzeugen, zu einer beliebten Wahl für Smartphone-Displays geworden.
Organische Laserdioden erzeugen viel reineres Licht, aber um den Laserprozess zu erreichen, sind Ströme erforderlich, die höher sind als bei LEDs.Diese extremen Bedingungen führten dazu, dass zuvor untersuchte Geräte ausfielen, lange bevor die Strahlungserzeugung begann.
Wissenschaftler des Center for Research in Organic Photonics and Electronics an der Kyushu University berichteten, dass sie organische Halbleiter-Laserdioden implementiert haben.
"Ich glaube, viele Leute in der wissenschaftlichen Gemeinschaft haben daran gezweifelt, ob wir jemals eine organische Laserdiode realisieren würden", sagt erAtula S.D.Sandanayaka, Hauptautor"Aber dank verbesserter Materialien und neuer Geräte haben wir es endlich geschafft."
Ein wichtiger Schritt bei der Erzeugung besteht darin, den organischen Schichten eine große Menge an elektrischem Strom zuzuführen, um einen Zustand zu erreichen, der als Populationsinversion bezeichnet wird.Der hohe Widerstand vieler organischer Materialien macht es jedoch schwierig, genügend elektrische Ladungen zu erzeugen, bevor sich die Materialien selbst erhitzen und verbrennen.
Darüber hinaus verringern die verschiedenen Verlustprozesse, die den meisten organischen Materialien und Geräten innewohnen, die mit hohen Strömen betrieben werden.Wirkungsgrad und erhöht den erforderlichen Strom noch weiter.
Um diese Hindernisse zu überwindenDas Forscherteam verwendete hochleistungsfähiges organisches Licht emittierendes Material (BSBCz) mit relativ geringer Elektrizitätsbeständigkeit und geringen Verlusten - auch bei großen Elektrizitätsmengen. Aber das richtige Material allein hat nicht gereicht.
Foto: Schematische Darstellung einer organischen Halbleiterlaserdiode, die bei elektrischer Anregung blaue Laserstrahlung erzeugt.
Sie entwickelten auch ein Gerätedesign mitein Gitter aus isolierendem Material über einer der Elektroden, das dazu dient, den dünnen organischen Filmen Strom zuzuführen. Es ist bekannt, dass solche Gitter – sogenannte verteilte Rückkopplungsstrukturen – die für den Laserbetrieb erforderlichen optischen Effekte erzeugen, aber die Forscher gingen noch einen Schritt weiter.
„Durch die Optimierung dieser Netze konnten wir nicht nur„Wir können nicht nur die gewünschten optischen Eigenschaften erreichen, sondern auch den Stromfluss in den Geräten steuern und die Strommenge minimieren, die zur Beobachtung des Laservorgangs aus einem organischen Dünnfilm benötigt wird“, sagt Adachi.
Die Forscher sind so zuversichtlich, was sie versprechenDie neuen Geräte, mit denen das Start-up-Unternehmen KOALA Tech Inc. gegründet wurde, um die Forschung zu beschleunigen und die letzten Hindernisse für den Einsatz von organischen Laserdioden in der Massenproduktion zu überwinden.