[发明专利]用三重态管理器的有机半导体激光器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求于2011年10月27日提交的美国序列号13/283,284的优先权，本申请为其部分继续申请，并且将其全文以引用的方式并入本文。

关于在联邦资助的研究或开发下进行的发明的权利声明

本发明是由AFOSR（空军科学研究办公室）授权的在政府支持下以编号FA9550-10-1-0339进行。本发明是由美国能源部、南加利福利亚大学能源前沿研究中心授权的在政府支持下以编号DE-SC0001013进行。在本发明中，政府拥有某些权利。

所要求保护的发明是由联合大学联盟研究协议的以下各方中的一方或多方进行、代表所述各方的利益、和/或与所述各方有关：密歇根大学董事会、普林斯顿大学董事会、南加利福利亚大学董事会以及通用显示器公司董事会。所述协议在所要求保护的发明进行之日当天及之前生效，并且所要求保护的发明是由于在所述协议范围内开展的活动而进行。

本申请涉及于2011年5月27日提交的美国申请序列号12/117,926，所述美国申请要求于2010年6月3日提交的US 61/396,862以及2010年6月29提交的US 61/398,627的优先权。这些相关申请的全文均以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及使用有机材料的激光器。

背景技术

利用有机材料的光电装置由于多种原因而变得越来越可取。用于制造此类装置的许多材料相对便宜，因此相比无机装置，有机光电装置具有潜在的成本优势。此外，有机材料的固有特性，如其柔韧性，可以使其非常适合特别的应用，如在柔性衬底上制备。有机光电装置的实例包括有机电致发光装置(OLEDs)、有机光电晶体管、有机光伏电池以及有机光电探测器。

已知沉积用于制造有机装置的有机材料的多种方法，如真空热蒸发、溶液处理、有机气相沉积以及有机蒸汽喷印。

发明内容

本发明提供第一装置。该装置包括有机半导体激光器。所述有机半导体激光器进一步包括光学共振腔及布置在所述光学共振腔内的有机层。所述有机层包括：有机主体化合物；能够荧光发射的有机发光化合物；及有机掺杂剂化合物。所述有机掺杂剂化合物在此也可以称为“三重态管理器”。所述有机掺杂剂化合物的三重态能量低于或等于所述有机主体化合物的三重态能量。所述有机掺杂剂化合物的三重态能量低于或等于所述有机发光化合物的三重态能量。所述有机发光化合物的单重态能量低于或等于所述有机主体化合物的单重态能量。

在某些实施方案中，在如上描述的第一装置中，所述有机发光化合物的单重态能量低于所述有机主体化合物的单重态能量。

优选地，所述有机发光化合物的单重态能量低于所述有机掺杂剂化合物的单重态能量。

优选地，所述有机掺杂剂化合物不会强烈地吸收所述有机发光化合物的荧光发射。

在一个实施方案中，所述第一装置进一步包括光学耦合至所述有机层的光泵。

在一个实施方案中，所述有机半导体激光器进一步包括阳极及阴极。所述有机层布置在所述阳极与所述阴极之间。空穴传输层布置在所述有机层与所述阳极之间。电子传输层布置在所述有机层与所述阴极之间。所述有机掺杂剂化合物只存在于发光层中。

优选地，所述掺杂剂化合物的三重态衰减时间比所述发光化合物的三重态衰减时间短。

优选地，所述掺杂剂化合物的浓度为10wt%-90wt%，并且所述发光化合物的浓度为0.5wt%-5wt%。

优选地，所述有机发光化合物能够在室温下荧光发射。

优选地，所述掺杂剂化合物选自由以下各项组成的组：蒽、并四苯、红荧烯和苝以及它们的衍生物。更优选地，所述掺杂剂化合物选自蒽并且特别优选地选自它的衍生物。更优选地，所述掺杂剂化合物是ADN。

在某些实施方案中，所述掺杂剂化合物是磷光体。在某些实施方案中，所述掺杂剂化合物是荧光团。

在某些实施方案中，在如上描述的第一装置中，所述有机半导体激光器可以进一步包括反馈结构。在某些实施方案中，所述反馈结构可以包括以下的任何一个，或以下的某种组合：平面波导结构；分布式反馈结构；布拉格反射反馈结构；或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

在某些实施方案中，在如上描述的第一装置中，所述有机半导体激光器可以进一步包括衬底。所述装置的阳极可以布置在所述衬底上并且至少一个反射镜布置在所述衬底与所述阳极之间。