有机半导体激光实现机制和技术途径的研究

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1、中图分类号：单位代号：10280密级：学号：13721697硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION题有机半导体激光实现机制目和技术途径的研究作者魏梦杰学科专业微电子与固体电子学导师徐韬完成日期2016.01上海大学硕士学位论文姓名：魏梦杰学号：13721697论文题目：有机半导体激光实现机制和技术途径的研究上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合上海大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主任：委员：导师：答辩日期：I上海大学硕士学位论文原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文

2、中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：II上海大学硕士学位论文上海大学工学硕士学位论文有机半导体激光实现机制和技术途径的研究姓名：魏梦杰导师：徐韬学科专业：微电子与固体电子学上海大学材料科学与工程学院2016年1月III上海

3、大学硕士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityfortheDegreeofMasterinEngineeringTheResearchofImplementationMechanismsandTechnologicalApproachesforOrganicSemiconductorLaserMACandidate：MengjieWeiSupervisor：TaoXuMajor：MicroelectronicsandSolidStateElectronicsMaterialsScienceandEngineerin

4、gCollege,ShanghaiUniversityJanuary,2016IV上海大学硕士学位论文摘要在过去的十年，有机半导体激光由于有机材料可产生各种颜色的发光以及其薄膜可制备在柔性衬底等优势，已经应用在各式便携光源中，且引起了人们的广泛关注。如今，在各种领域，包括光谱学，闪烁谱仪以及便携显示和投影模块开发等，多彩激光光源的实现亟待解决，而如何基于“芯片实验室”的概念来实现微米量级的激光系统成为技术关键。为了实现多彩激光光源以及简化整个激光系统，本论文基于有机小分子染料，分别研究了利用叠层平板波导结构实现多波段同时自发辐射放大（ASE）现象，利用掺杂体系中的能量

5、传递实现多波段同时ASE现象，以及二极管泵浦有机半导体激光器的方案。具体内容分为以下三个方面：首先，本文研究了有机激光染料在叠层平面波导中的多波段ASE现象。其中，银作为中间调制层将活性层的ASE限制在其所在的平板波导中，同时本文在活性层与调制层之间插入一层氟化锂来避免荧光淬灭和辅助限制泵浦能量。对器件进行光泵浦时，在503和662nm处同时观察到ASE的现象，与器件中2活性层的ASE波段一一对应，且阈值相对较低，分别为37.2和39.7µJ/cm。其次，本文研究了二元（绿色和红色激光染料）掺杂与三元掺杂（蓝色、绿色和红色激光染料）薄膜中的ASE现象。结果表明给体的受

6、激辐射速率和主客体之间Förster能量传递速率可以通过主客体的相对掺杂浓度进行调节，最终可以实现多波段同时的ASE。在光泵浦条件下，二元掺杂薄膜的ASE出现在2493和570nm处，阈值分别为15.7和19.1µJ/cm，而三元掺杂薄膜的ASE出2现在452，510和596nm处，阈值分别为22.0，18.6和23.8µJ/cm。最后，本文提出了两种实现有机发光二极管（OLED）泵浦有机半导体激光器的方案，即利用OLED电致发光激励由激光染料组成的空穴注入层——DSB染料或者DSB与DCJTB染料掺杂。利用DSB作为空穴注入层提高了器件的效率，分别为9.59cd/A

7、和6.93lm/W。对于DSB与DCJTB掺杂作为空穴注入层的器件，电子传输层对实现OLED泵浦的有机固体激光器起重要作用。V上海大学硕士学位论文另外，以激光发射波长为355nm的Nd:YAG激光器作为泵浦源，对有机薄膜的光学特性进行了研究。关键词：有机激光，二极管泵浦，多波段，有机小分子激光染料，能量传递VI上海大学硕士学位论文ABSTRACTInthepastdecade,solid-stateorganiclasershavereceivedmuchattentionfortheiruseascompactlightsourcesbecause