В Японії представили перші в світі органічні лазерні діоди

Використання лазерних діодів дозволить зробити черговий ривок у розвитку таких технологій, як

біосенсори, дисплеї, охорона здоров'я та оптичний зв'язок.

Довгий час органічні лазерні діодивважалися недосяжною метою у сфері світловипромінюючих пристроїв. Вони використовують органічні матеріали для випромінювання світла замість неорганічних напівпровідників, таких як арсенід галію і нітрид галію, що використовуються в традиційних пристроях.

Лазерні діоди багато в чому схожі на органічнісвітлодіоди (OLED), у яких тонкий шар органічних молекул випромінює світло при подачі електроенергії. OLED стали популярним вибором для дисплеїв смартфонів через їх високу ефективність та яскраві кольори, які можна легко змінити, створивши нові органічні молекули.

Органічні лазерні діоди виробляють набагатобільш чисте світло, але для досягнення процесу генерації потрібні струми, величини яких вищі за ті, що використовуються у світлодіодах. Ці екстремальні умови призводили до того, що раніше досліджені пристрої виходили з ладу задовго до того, як розпочиналася генерація випромінювання.

Вчені з Центру досліджень органічної фотоніки та електроніки в Університеті Кюсю повідомили, що вони реалізували напівпровідникові органічні лазерні діоди.

«Я думаю, що багато людей у ​​науковій спільнотісумнівалися, чи ми побачимо колись реалізацію органічного лазерного діода, — каже Атула С. Д. Санданаяка, провідний автор статті. — Але завдяки покращеним матеріалам та новим пристроям ми нарешті зробили це».

Важливим кроком у генерації є подача великогокількості електричного струму в органічні шари задля досягнення стану, званого інверсією населеності. Однак високий опір багатьох органічних матеріалів ускладнює отримання достатньої кількості електричних зарядів до того, як матеріали нагріються і згорять.

На додаток до всього різні процеси втрат, властиві більшості органічних матеріалів і пристроїв, що працюють при високих струмах, знижують ефективність, підвищуючи необхідний струм ще вище.

Щоб подолати ці перешкоди,дослідницька група використовувала високоефективний органічний світловипромінювальних матеріал (BSBCz) з відносно низьким опором електрики і невеликими втратами - навіть при подачі великої кількості електрики. Але одного правильного матеріалу було недостатньо.

Фото: Схематичне представлення органічного напівпровідника лазерного діода, що виробляє блакитне лазерне випромінювання при електричному збудженні

Вони також розробили конструкцію пристрою згратами з ізоляційного матеріалу поверх одного з електродів, що використовуються для подачі електрики тонкі органічні плівки. Відомо, такі сітки — звані розподілені структури зворотний зв'язок — створюють оптичні ефекти, необхідні генерації, але дослідники зробили ще один крок вперед.

«Оптимизуючи ці сітки, ми змогли не лишеотримати бажані оптичні властивості, але й контролювати потік електрики в пристроях та мінімізувати кількість електрики, необхідну для спостереження генерації від тонкої органічної плівки», — каже Адачі.

Дослідники настільки впевнені в обіцянці цихнових пристроїв, що заснували починаючу компанію KOALA Tech Inc., щоб прискорити дослідження і подолати останні перешкоди, що залишилися для використання органічних лазерних діодів в масовому виробництві.