三并茚、梯形茚并芴衍生物增益介质的激光性能研究

发布时间：2020-08-06 07:55

【摘要】：由于有机激光器具有易于集成、制备简单、价格低廉等优势,一直是科研工作者研究的重点。虽然近几年有机光泵浦激光器取得了很大的进展,但是实现高性能激光材料和有机电泵浦激光器一直是研究的难点,因此人们致力于研究开发性能更加优异的有机激光材料。在众多的激光材料当中,π共轭小分子或者聚合物是非常重要的一类,经过长期发展已经形成了丰富的有机激光材料体系。近几年,我们课题组基于芴基官能团等结构单元作为材料设计的基础设计合成了许多高性能的有机激光材料。本论文主要集中对三并茚核星状、梯形茚并芴材料进行全方位的性能表征以及材料光增益性能的优化,目标在于充实发掘增益介质的内在潜能,为有机激光材料的发展提供重要的参考价值。(1)本课题选择了三并茚核星状寡聚芴这系列材料Tr X(X=1-4)进行全方位的光增益性能的研究。研究结果表明Tr X表现出稳定的色纯度和高亮度,获得优异的光增益性能和出色的稳定性(光稳定性、热稳定性和电学稳定性)。通过与聚苯乙烯(PS)掺杂的数据对比,发现非掺杂薄膜器件的光学性能远远优于掺杂薄膜器件,说明该星型大分子因其独特的空间位阻结构赋予其作为高效的、稳定的、低阈值非掺杂的激光材料。(2)对二苯胺端基修饰的三并茚核星状寡聚芴Tr XD(X=1-3)材料进行详尽的光物理与激光表征,并将结果与同系列的材料Tr X对比。测试结果发现二苯胺基团的引入可以提升该材料体系的激光性能(低的自发放大(ASE)阈值,低激光阈值,超高的净增益系数和低的损耗系数等)。另外采用二苯胺端基修饰的有机激光材料,不仅优化了材料光增益性能,同时也提高材料的最高占据分子轨道能级(HOMO能级),有利于优化材料的电学性能。(3)选取具有优异的热稳定性和良好的薄膜稳定性的梯形茚并芴材料2LF-BT,通过与蓝光材料聚(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)(PFO)进行物理掺杂,研究掺杂体系薄膜器件对的ASE行为和薄膜形貌的变化。研究表明该主客体的掺杂形成有效的能量传递,大大地提高了材料自身的光学性能,使得材料的ASE阈值降低,净增益得到提升。通过薄膜形貌的测试,发现掺杂薄膜没有出现相分离的问题,而同类材料聚(9,9-二辛基芴-苯并噻二唑)(F8BT)与PFO掺杂会有相分离的现象。因此该类梯形茚并芴基2LF-BT所具有的高光稳定性、高增益系数以及与芴类聚合物掺杂无相分离的特性使其作为有机激光增益介质具有一定的应用潜能和发展前景。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248
【图文】：

有机半导体,激光器,构件,增益介质

第一台激光器的产生，由于其独特且极其有用的高单色性，高等特性，激光的应用已经扩散到科研、医疗、科技和电通信们对具有效率高、环境友好、柔性可拉伸等优点的新型激光机半导体材料吸收系数大，发射光谱宽，量子效率高，来源广且可以通过改变分子结构对材料物性和光学性能进行有效调膜激光器件，便于携带以及其他系统集成等优点受到人们的体材料的固体激光器应运而生[2]。需要的重要构件为：增益介质，谐振腔和泵浦源（如图 1.1 所机材料作为激光器的增益介质，有机激光增益介质通常为 π-共机激光器的优点（如柔性，生物相容性，易于制造等），在许也为它提供光学反馈。除个别情况外，有机激光器的泵浦源的外部脉冲光源[1]。

电泵浦,课题组,器件结构

Christian Karnutsch 课题组使用的间接电泵构探索激光的器件结构里需要有波导包覆层进行强的电流密度，另外高导电性的器件电极定要与器件电极分离。在这部分，我们主泵浦激光结构。首先是分析双异质结结构ET 结构，最后是结合微腔设计的各激光器器件结构能承受很强的电流密度，可以高达许多无辐射损失：高电场、极化子、金属淬灭，最后导致 OLED 的效率下降。而激ED 器件结构进行优化，减少电极带来的影

激光谐振腔,小尺寸

图 1.3 K．Meerholz 等人研究的小尺寸激光谐振腔结构构 OLED 克服了分布式布拉格反射腔（DBR）结较大的单程增益和明显低的受激阈值，而且电荷效率。但是，对于这种波导结构的激光，波导层注入，应采用高导电率的电极。有实验证明，在器件的一个重要条件是低波导衰减系数[21]。LET 具有如下优点：注入电流更容易达到 1~10 A量子效率（EQE）、更高的通道导电率、栅极可以低激子-电荷猝灭[6]。OLET 的工作原理如图 1.4 所是电泵浦有机激光技术的研究热点之一[22]。

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