[发明专利]电驱动有机半导体激光二极管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种电驱动有机半导体激光二极管，其包括一对电极、具有分布反馈(DFB)结构的光学谐振器结构及包含由有机半导体构成的光放大层的一个或多个有机层，其中，所述分布反馈结构由1阶布拉格散射区域、二维分布反馈或循环分布反馈构成。

技术领域

本发明涉及一种电驱动有机半导体激光二极管及其制造方法。

背景技术

由于在高增益有机半导体材料的发展及高品质因数谐振器结构的设计两方面上取得重要进展，光泵激有机半导体激光(OSL)的性质已在最近二十年得到了显著改善。有机半导体作为激光的增益介质的优点包含其高光致发光(PL)量子产率、大的受激发射横截面、跨可见光区的宽发射光谱以及其化学可调性及易于处理。由于低阈值分布反馈(DFB)OSL近年来的发展而演示通过电驱动纳秒脉冲无机发光二极管的光泵激以提供朝向新的小型及低成本的可见激光技术的路线。然而，最终目标是电驱动有机半导体激光二极管(OSLD)。除实现有机光子及光电电路的完全整合之外，OSLD的实现将在光谱学、显示器、医疗装置(诸如视网膜显示器、传感器及光动力治疗装置)及LIFI电信中开辟新的应用。

通过直接电泵激有机半导体而防止实现激光发射的问题主要是由于来自电接点的光损耗以及在高电流密度下发生的三重态及极化子损耗(例如参考非专利文献1)。已提出用于解决此等基本损耗问题的方法包含使用三重态淬灭剂来抑制三重态吸收损耗及通过单态-三重态激子湮没的单态淬灭以及减小装置主动区域(例如参考非专利文献2)以在空间上分离发生激子形成的位置与发生激子辐射衰变的位置并最小化极化子淬灭过程。近年来，吾人可基于混合阶分布反馈(DFB)谐振器结构演示第一电泵激有机激光二极管(参考非专利文献3)。但需要进一步提高有机激光二极管的效率及稳定性。

以往技术文献

非专利文献

非专利文献1：Samuel,I.D.W.,Namdas,E.B.Turnbull,G.A.How to recognizelasing.Nature Photon.3,546–549(2009).

非专利文献2：Hayashi,K.et al.Suppression of roll-off characteristicsof organic light-emitting diodes by narrowing current injection/transportarea to 50nm.Appl.Phys.Lett.106,093301(2015).

非专利文献3：Sandanayaka,A.S.D.et al.Toward continuous-wave operationof organic semiconductor lasers.Science Adv.3,e1602570(2017).

发明内容

发明要解决的技术课题

本发明的目的是提供一种新的电驱动OSLD。由于刻苦钻研，本发明人已发现可由本发明实现目的。本发明包含以下实施方式。

用于解决技术课题的手段

[1]一种电驱动有机半导体激光二极管，其包括一对电极、具有分布反馈(DFB)结构的光学谐振器结构及包含由有机半导体构成的光放大层的一个或多个有机层，所述电驱动有机半导体激光二极管满足以下条件(i)至(iii)中的一者：

(i)所述分布反馈结构由1阶布拉格(Bragg)散射区域构成；

(ii)所述分布反馈结构由二维分布反馈构成；

(iii)所述分布反馈结构由循环分布反馈构成。

[2]根据[1]所述的电驱动有机半导体激光二极管，其满足条件(i)。

[3]根据[2]所述的电驱动有机半导体激光二极管，其为边缘发射型。