有機分子線エピタキシーによる青色レーザー分子固体の探索

通过有机分子束外延寻找蓝色激光分子固体

基本信息

批准号：
12875004
负责人：
柳久雄
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機電界発光デバイスが実用段階に入り、現在では多波長発振可能な有機固体レーザーへの発展がおおいに期待されている。高電流注入下におけるレーザー発振を実現するためには、高安定発光分子の探索とならんで、高効率の導波路や共振器構造を導入した結晶性分子固体を設計することが重要である。そこで本研究では、高効率の青色発光を示すp-セキシフェニル(p-6P)分子を用い、高品質でサイズの大きな結晶の成長制御が可能なHot-Wall Epitaxy法を確立し、発光増幅が可能なp-6P結晶の作製を行い、下記の知見を得た。(1)Hot-Wall Epitaxy法によるp-6P配向結晶の成長制御Hot-Wall Epitaxy法では、温度制御したWallで閉じられた空間に分子を昇華させるため、熱力学的平行に近い条件下で結晶成長を行うことが可能で、欠陥が少なくサイズの大きな単結晶を基板上にエピタキシャル成長させることができる。本研究では、p-6P分子を石英管を用いたHot-Wall(140〜150℃)中に設置したKCl(001)面基板上に昇華成長させることによりエピタキシャル配向したロッド状単結晶を作製することに成功した。(2)p-6Pロッド結晶の青色発光およびレーザー特性の評価(1)で作製したp-6Pロッド状結晶は長さが100μm以上、幅300〜800nm、高さ80〜150nmの一次元形態をもち、紫外線励起下で非常に安定な青色発光を示した。この結晶をYAGパルスレーザー(λ=355nm)で励起してその発光スペクトルを測定した結果、あるエネルギー閾値以上で顕著なスペクトルのGain-Narrowingが観察された。これは、発光した光が結晶中に閉じ込められ、ロッド軸に沿って伝搬する自己導波路効果によるAmprified Spontaneous Emission(ASE)であることがわかった。以上の結果より、Hot-Wall Epitaxy法により成長したp-6Pロッド結晶は安定な青色発光増幅を示し、今後、微小共振器構造や電流注入電極の導入により、有機青色レーザー材料として有望である。

有机电致发光器件已进入实用化阶段，人们对其发展为能够振荡多个波长的有机固态激光器寄予厚望。为了实现高电流注入下的激光振荡，不仅要寻找高度稳定的发光分子，而且要设计结合高效波导和谐振器结构的结晶分子固体。因此，在这项研究中，我们建立了一种热壁外延方法，可以使用高效率发射蓝光的对六苯基（p-6P）分子控制高质量、大尺寸晶体的生长，从而使我们制造了 p-6P 晶体并获得了以下发现。 (1) 使用热壁外延法控制 p-6P 取向晶体的生长在热壁外延法中，分子在由温度控制壁封闭的空间中升华，因此晶体在接近热力学平行的条件下生长可以在衬底上外延生长几乎没有缺陷的大单晶。在这项研究中，我们将使用石英管在置于热壁（140-150℃）的KCl（001）平面基板上通过升华生长p-6P分子来制造外延取向的棒状单晶，结果非常成功。。 (2)p-6P棒状晶体的蓝光发射和激光性能评价(1)中制备的p-6P棒状晶体具有长度为100μm以上、宽度为300～800μm的一维形状。 nm，高度为80至150 nm，在紫外激发下表现出非常稳定的蓝色发光。当用 YAG 脉冲激光（λ=355 nm）激发该晶体并测量其发射光谱时，在高于特定能量阈值时观察到光谱的显着增益窄化。由于自波导效应，发射的光被限制在晶体内并沿棒轴传播，这被发现是放大自发发射（ASE）。从以上结果来看，通过热壁外延法生长的p-6P棒状晶体表现出稳定的蓝色发射放大，通过引入微腔结构和电流注入电极，其作为未来的有机蓝色激光材料有望成为未来的有机蓝色激光材料。