[发明专利]一种有机热活化延迟荧光微腔激光器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种有机热活化延迟荧光微腔激光器及其制备方法和应用；其包括作为光学增益材料的有机热活化延迟荧光分子和作为光学谐振腔的聚合物微球，所述有机热活化延迟荧光分子均匀地分散在聚合物微球内部。所述有机热活化延迟荧光微腔激光器具有如下优点：有机热活化延迟荧光分子同时具有光学增益和高效率的反向系间窜越过程，为捕获三线态激子用于受激辐射奠定了理论基础；本发明提供的有机热活化延迟荧光分子和聚合物可以组装成微米球，其可以作为高质量的光学谐振腔体，为有机热活化延迟荧光分子的受激辐射提供光学反馈和模式放大。所述有机热活化延迟荧光微腔激光器还在制备有机准连续激光器方面和制备电致发光器件方面的应用。

技术领域

本发明属于有机激光技术领域，具体涉及一种新型有机热活化延迟荧光微腔激光器及其制备方法和在激光性能中的应用。

背景技术

有机激光由于其可以发射强的相干光源的特性，在高通量传感、集成光子学回路、激光显示等领域展示出了潜在的应用价值从而受到广泛关注。由于可以和现有的光电技术紧密结合，有机电驱动激光被认为会带来巨大的商业价值并成为领域内研究热点。然而迄今为止有机电驱动激光仍未被实现，其中的关键瓶颈之一是电驱动下产生的大量三线态激子所造成的严重光学损耗。一般而言，在电驱动的条件下注入的电子和空穴会按照1:3的数量比复合生成单线态激子和三线态激子；这不仅制约了注入载流子的利用效率，而且生成的大量三线态激子会通过三线态吸收和三线态-单线态激子湮灭过程对参与受激辐射的单线态离子造成严重猝灭效应，从而导致相关器件较高的理论阈值电流和较差的稳定性。由于其特有的反向系间窜越过程可以高效率地将不发光的三线态激子转化为可发光的单线态激子，有机热活化延迟荧光材料被广泛地应用于有机发光二极管等光电器件领域以获得100％的内量子效率。这个反向系间窜越过程被研究人员认为不仅可以有效地避免三线态激子的累积从而抑制三线态损耗，而且被捕获的三线态激子还可以转换为单线态激子以参与受激辐射过程。然而，目前利用热活化延迟荧光材料实现利用三线态激子的受激辐射仍然是一个巨大的挑战，主要原因被认为是现阶段难以设计合适的结构体系以兼顾高效率的反向系间窜越过程和高质量的微腔效应。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种有机热活化延迟荧光微腔激光器及其制备方法和在电致发光器件中的应用；所述有机热活化延迟荧光微腔激光器是一种可以实现将捕获的三线态激子用于受激辐射过程的激光器，其可以用来制备电致发光器件等制品。

本发明提供下述技术方案：

本发明提供一种有机热活化延迟荧光微腔激光器，所述有机热活化延迟荧光微腔激光器包括作为光学增益材料的有机热活化延迟荧光分子和作为光学谐振腔的聚合物微球，所述有机热活化延迟荧光分子均匀地分散在聚合物微球内部。

根据本发明的实施方案，所述有机热活化延迟荧光分子选自2,3,5,6-四(9-咔唑基)-对苯二腈(4CzTPN)。

根据本发明的实施方案，所述4CzTPN的结构如式1所示：

根据本发明的实施方案，所述聚合物选自聚苯乙烯、聚乙烯咔唑、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种、两种或更多种。

根据本发明的实施方案，所述聚合物微球为实心小球，所述有机热活化延迟荧光分子均匀地分散在聚合物微球内部。

根据本发明的实施方案，所述聚合物微球的粒径为5-20μm，如5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm。

根据本发明的实施方案，所述有机热活化延迟荧光分子和作为光学谐振腔的聚合物微球的质量比为1-5:100，例如为1:100、2:100、3:100、4:100、5:100。