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有机材料受激发射特性研究
作 者: 王子君
导 师: 钟国柱;李文连
学 校: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
专 业: 凝聚态物理
关键词: 有机激光二极管 ITO玻璃 波导 微腔 薄膜
分类号: TN383.1
类 型: 博士论文
年 份: 2001年
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内容摘要
热点研究的有机薄膜电致发光,由于极高的亮度和效率,使人联想有机半导体薄膜激光二极管的可能性。率先的突破是在单晶上作出的,用了场效应注入双电极。在薄膜中也证明可以实现发射激光所需的大电流注入。 激光是少有的几个理论预言在先实现在后的漂亮物理学实例,其基本理论已非常成熟。本文主要内容在开发新材料,解决关键技术问题,和摸索其激光物理行为方面:微腔结构对尺寸非常敏感。控制构成它的各层物质厚度是一重要技术。经理论计算,分布Bragg反射板(DBR)如果出现各层偶然误差的累积会对其反射谱造成非常坏的影响。指出光学极值法可以可靠地避免这种影响。介绍通过微腔发光模式确定有效腔长,可方向性指导有机薄膜的厚度控制。进行了宽荧光谱有机发光材料和窄荧光谱稀土配合物材料的在微腔结构中的发光比较研究,观察到了明显的微腔效应。发现了几种有机小分子蓝光激光染料,进行了溶液和薄膜状态下的受激发射表征。用几种有机材料在玻璃薄膜波导结构中都实现了受激发射,清晰的光斑,从薄膜侧边投射到屏幕上。ITO玻璃是少有的透明注入电极之一,曾经被考虑用于微腔激光二极管注入电极。但由于其折射率一般大于有机发光材料,两者的结合可能产生陷光作用。能否象在玻璃衬底上一样,在ITO上也能实现波导式激光,实验给出肯定回答。经判定,受激发射是由于ITO波导在与有机材料交界附近的增益区放大所致。按这种增益方式,在此领域首次在有机电致发光二极管结构中实现了受激发射,增益区的形成主要依靠通过ITO一侧的光泵浦,也配合了电流注入。实验给出影响受激发射的重要信息:金属电极距增益区距离要适当,太大,器件厚,电注入困难;太小发光激子在电极猝灭。在0-70mA/cm~2范围内,未观察到电流的影响。可以设想将场效应注入电极引入到这里将会给出更多的物理内容,因为电流注入范围可增大。
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全文目录
中文摘要 3-4 英文摘要 4-8 第一章 引言 8-40 1.1 有机电致发光器件的基本发展概况 9-16 1.1.1 历史背景 9 1.1.2 快速发展 9-12 1.1.3 有机电致发光基本原理 12-14 1.1.4 有机电致发光器件结构 14-16 1.2 微腔激光器件的基本发展概况 16-17 1.3 有机及聚合物激光的研究进展 17-23 1.3.1 研究进展 17-23 1.4 各种薄膜制备技术特点和需要考虑的一些问题 23-34 1.4.1 薄膜沉积技术 23-27 1.4.2 讨论 27-34 1.5 本论文的主要研究工作 34-40 第二章 微腔发光器件制备中的膜厚控制问题 40-59 2.1 经典的薄膜光学 41-45 2.1.1 递推法 41-43 2.1.2 传输矩阵方法 43-45 2.2 分布Bragg反馈结构的薄膜光学研究 45-53 2.2.1 膜系制备中的偶然误差对传输性质的影响 45-53 2.3 发光有机薄膜厚度的控制方法 53-56 2.3.1 由微腔发光模式确定有效腔长 53-56 2.4 本章小结 56-59 第三章 有机发光材料的微腔效应 59-74 3.1 宽谱带有机小分子材料的微腔效应 60-65 3.1.1 器件的制备 60-61 3.1.2 结果与讨论 61-65 3.2 窄谱带有机小分子材料的微腔效应 65-71 3.3 小结 71-74 第四章 新型有机小分子蓝光材料的激光特性 74-92 4.1 有机材和激光发展历史 74-77 4.2 有机分子的激发态特征 77-79 4.3 新型蓝光有机材料M1溶液光泵浦受激发射 79-82 4.3.1 实验 79-81 4.3.2 结果与讨论 81-82 4.4 新型蓝光材料M2溶液光泵浦受激发射 82-84 4.4.1 M2三氯甲烷溶液的光致发光 82-83 4.4.2 M2三氯甲烷溶液的受激发射表征 83-84 4.5 聚合物MEH-PPV三氯甲烷溶液的受激发射特性 84-88 4.5.1 MEH-PPV的三氯甲烷溶液的光致发光 85-86 4.5.2 MEH-PPV的受激发射特性 86-88 4.6 小结 88-92 第五章 光泵浦有机薄膜的受激发射 92-103 5.1 玻璃衬底上有机薄膜的蓝光受激发射 92-95 5.1.1 实验 92-93 5.1.2 结果和讨论 93-95 5.2 导电玻璃ITO上有机薄膜的受激发射 95-100 5.2.1 实验 96-97 5.2.2 结果和讨论 97-100 5.3 本章小结 100-103 第六章 有机发光二极管中的薄膜光泵受激发射 103-109 6.1 有机发光二极管制备和光泵受激发射 104-106 6.1.1 实验 104 6.1.2 结果和讨论 104-106 6.2 本章小结 106-109 总结 109-111 博士期间发表的论文目录 111-114 致谢 114-115 简历 115
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 发光器件 > 场致发光器件、电致发光器件
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