Het gebruik van laserdiodes zal het mogelijk maken een nieuwe doorbraak te realiseren in de ontwikkeling van technologieën zoals
Lange tijd organische laserdiodeswerden beschouwd als een onhaalbaar doel op het gebied van lichtgevende apparaten. Ze gebruiken organische materialen om licht uit te zenden in plaats van anorganische halfgeleiders zoals galliumarsenide en galliumnitride die in traditionele apparaten worden gebruikt.
Laserdiodes lijken in veel opzichten op organische diodes.Light emitting diodes (OLED), waarbij een dunne laag organische moleculen licht uitzendt wanneer elektrische stroom wordt toegepast. OLED's zijn een populaire keuze geworden voor smartphoneschermen vanwege hun hoge efficiëntie en levendige kleuren die gemakkelijk kunnen worden aangepast door nieuwe organische moleculen te creëren.
Organische laserdiodes produceren veel meerzuiverder licht, maar om het opwekkingsproces te verwezenlijken zijn stromen nodig die hoger zijn dan die welke in LED's worden gebruikt. Deze extreme omstandigheden zorgden ervoor dat eerder bestudeerde apparaten faalden lang voordat er straling werd gegenereerd.
Wetenschappers van het Organic Photonics and Electronics Research Center van de Kyushu Universiteit meldden dat ze organische halfgeleiderlaserdiodes hebben gerealiseerd.
"Ik denk dat veel mensen in de wetenschappelijke gemeenschap dat wel doenbetwijfelde of we ooit de implementatie van een organische laserdiode zouden zien, zegt Atula S.D. Sandanayaka, hoofdauteur van het artikel. “Maar dankzij verbeterde materialen en nieuwe apparaten is het ons eindelijk gelukt.”
Een belangrijke stap in de opwekking is het aanbod van groothoeveelheid elektrische stroom in de organische lagen om een toestand te bereiken die populatie-inversie wordt genoemd. De hoge weerstand van veel organische materialen maakt het echter moeilijk om voldoende elektrische lading te genereren voordat de materialen zelf opwarmen en verbranden.
Bovendien verminderen verschillende verliesprocessen die inherent zijn aan de meeste organische materialen en apparaten die met hoge stromen werken de efficiëntie, waardoor de vereiste stroom nog hoger wordt.
Om deze obstakels te overwinnenHet onderzoeksteam gebruikte high-performance organisch licht-emitterend materiaal (BSBCz) met een relatief lage weerstand tegen elektriciteit en kleine verliezen - zelfs met grote hoeveelheden elektriciteit. Maar het juiste materiaal alleen was niet genoeg.
Foto: Schematische weergave van een organische halfgeleiderlaserdiode die blauwe laserstraling produceert wanneer deze elektrisch wordt geëxciteerd.
Ze ontwikkelden ook een apparaatontwerp meteen rooster van isolatiemateriaal over een van de elektroden die wordt gebruikt om elektriciteit aan de dunne organische films te leveren. Het is bekend dat dergelijke rasters, gedistribueerde feedbackstructuren genoemd, de optische effecten produceren die nodig zijn voor laserwerking, maar de onderzoekers gingen nog een stap verder.
“Door deze meshes te optimaliseren, konden we niet alleenhet verkrijgen van de gewenste optische eigenschappen, maar ook het controleren van de elektriciteitsstroom in de apparaten en het minimaliseren van de hoeveelheid elektriciteit die nodig is om laserstraling van een organische dunne film waar te nemen”, zegt Adachi.
Onderzoekers hebben zoveel vertrouwen in de belofte hiervanDe nieuwe apparaten die het start-upbedrijf KOALA Tech Inc. hebben opgericht om onderzoek te versnellen en de laatste obstakels te overwinnen die nog resteren voor het gebruik van organische laserdiodes bij massaproductie.