紧凑型有机半导体激光器技术取得重大突破

据麦姆斯咨询报道，近日，英国圣安德鲁斯大学（University of St. Andrews）的科学家表示，他们在开发紧凑型有机半导体激光器技术的数十年挑战中取得了“重大突破（significant breakthrough）”。

目前，用于通信、传感、测量、医学、制造等领域的众多激光器都是基于刚性半导体晶体（例如砷化镓），而有机半导体是一种较新的激光器材料，由碳链或碳环以及其它元素组成的分子，具有柔性并可发射可见光，使得电子设备的制造变得简单，现在广泛用于大多数手机中的有机发光二极管（OLED）屏幕。

圣安德鲁斯大学表示，有机半导体激光器的一个局限性是其通常需要另一种激光器来为其供能，该大学的新闻稿称：“30年来，研究人员一直在努力克服这一限制，因此圣安德鲁斯大学的科学家最近开发出的电驱动有机半导体激光器尤为重要。”

据9月27日《自然（Nature）》期刊报道，圣安德鲁斯大学取得了上述突破，首先制造了一种光输出创世界纪录的OLED，然后将其与聚合物激光器结构集成。这种新型激光器发射由短光脉冲组成的绿色激光束。

电驱动有机半导体激光器结构

目前，这主要是一项科学研究突破，但随着未来的发展，激光器有可能与OLED显示器集成，可实现光谱学应用以检测疾病和环境污染物。

Ifor Samuel教授评论道：“采用有机材料制造电驱动半导体激光器对世界各地的研究人员来说是一项巨大的挑战。现在，经过多年的努力，我们很高兴能够制造出这种新型激光器。”

Graham Turnbull教授补充道：“我们希望这种新型激光器在制造过程中使用更少的能源，并且在未来将产生跨可见光谱的激光。”

刊登于《自然（Nature）》期刊上的论文解释了圣安德鲁斯大学的科研团队如何克服低电流密度和“将电荷注入增益介质导致的无法容忍的损耗”等常见有机半导体问题。

该论文指出：“科研人员通过开发一种集成器件结构来实现损耗的减少，该结构可以有效地将具有极高内部光生成能力的OLED与聚合物分布式反馈激光器结合起来。在集成结构的电驱动下，可以观察到光输出与驱动电流的阈值，具有窄发射光谱并在阈值之上形成激光束。”

“我们的研究结果提供了一种以前从未被证明过的有机电子器件，并表明OLED的间接电泵浦是实现电驱动有机半导体激光器的一种非常有效的方法。这为可见光激光器提供了一种方法，可以在光谱学、计量学和传感领域得到应用。”

该论文的结论是：“科研人员已经展示了一种集成器件方法，可以在有机半导体中实现电驱动激光器，从而解决了有机光电子学中的一个重要挑战。这种方法克服了有机或混合钙钛矿激光器直接电注入尝试中常见的主要困难，同时保留了工作优势。”

编辑：黄飞