Zastosowanie diod laserowych umożliwi dokonanie kolejnego przełomu w rozwoju technologii takich jak m.in
Organiczne diody laserowe o długim czasie działaniauznano za cel nieosiągalny w dziedzinie urządzeń emitujących światło. Do emitowania światła wykorzystują materiały organiczne zamiast półprzewodników nieorganicznych, takich jak arsenek galu i azotek galu, stosowanych w tradycyjnych urządzeniach.
Diody laserowe pod wieloma względami są podobne do diod organicznych.Diody elektroluminescencyjne (OLED), w których cienka warstwa cząsteczek organicznych emituje światło po podłączeniu zasilania elektrycznego. Diody OLED stały się popularnym wyborem w wyświetlaczach smartfonów ze względu na ich wysoką wydajność i żywe kolory, które można łatwo modyfikować poprzez tworzenie nowych cząsteczek organicznych.
Organiczne diody laserowe produkują znacznie więcejczystsze światło, ale do osiągnięcia procesu generacji wymagane są prądy wyższe niż te stosowane w diodach LED. Te ekstremalne warunki spowodowały awarię wcześniej badanych urządzeń na długo przed rozpoczęciem wytwarzania promieniowania.
Naukowcy z Centrum Badań nad Fotoniką Organiczną i Elektroniką na Uniwersytecie Kiusiu ogłosili, że stworzyli organiczne półprzewodnikowe diody laserowe.
„Myślę, że wielu ludzi w środowisku naukowymwątpiliśmy, czy kiedykolwiek doczekamy się wdrożenia organicznej diody laserowej, mówi Atula S. D. Sandanayaka, główny autor artykułu. „Ale dzięki ulepszonym materiałom i nowym urządzeniom w końcu nam się to udało”.
Ważnym etapem wytwarzania jest podaż dużailość prądu elektrycznego do warstw organicznych, aby osiągnąć stan zwany inwersją obsadzeń. Jednakże wysoka rezystancja wielu materiałów organicznych utrudnia wygenerowanie wystarczającej ilości ładunków elektrycznych, zanim same materiały się nagrzeją i spalą.
Co więcej, różne procesy strat charakterystyczne dla większości materiałów organicznych i urządzeń pracujących przy wysokich prądach zmniejszają wydajność, jeszcze bardziej podnosząc wymagany prąd.
Aby pokonać te przeszkodyZespół badawczy wykorzystał wysokowydajny organiczny materiał emitujący światło (BSBCz) o stosunkowo niskiej odporności na elektryczność i małe straty - nawet przy dużych ilościach energii elektrycznej. Ale sam materiał nie był wystarczający.
Zdjęcie: Schematyczne przedstawienie organicznej półprzewodnikowej diody laserowej wytwarzającej niebieskie promieniowanie laserowe po wzbudzeniu elektrycznym.
Opracowali także projekt urządzeniasiatka materiału izolacyjnego na jednej z elektrod używanych do dostarczania prądu do cienkich warstw organicznych. Wiadomo, że takie siatki – zwane strukturami rozproszonego sprzężenia zwrotnego – wytwarzają efekty optyczne potrzebne do laserowania, ale badacze poszli o krok dalej.
„Optymalizując te siatki, mogliśmy nie tylko to zrobićuzyskać pożądane właściwości optyczne, ale także kontrolować przepływ prądu w urządzeniach i minimalizować ilość prądu potrzebnego do obserwacji laserowania z cienkiej warstwy organicznej” – mówi Adachi.
Naukowcy są tak pewni tych obietnicNowe urządzenia, które założyły firmę rozruchową KOALA Tech Inc., aby przyspieszyć badania i pokonać ostatnie przeszkody, jakie pozostały do wykorzystania w produkcji masowej.