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《中央民族大学》 2015年
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电泵浦有机准晶光子晶体激光器的制备及性能研究

蔡园园  
【摘要】:信息技术的发展使人们对作为信息输出终端的显示技术提出了更高的要求。与其它显示技术相比,有机电致发光器件具有体积小、功耗低、寿命长、视角广、分辨率高、响应快、重量轻、大面积可柔性显示等优点,成为21世纪光电信息技术发展中备受瞩目的前沿课题之一,并得到广泛而深入的研究。自从Tessler采用聚对苯撑乙炔(PPV)作为增益介质,分布布拉格反射镜(DBR)作为谐振腔得到激射信号以来,在各类微结构包括F-P腔、微环、波导和光子晶体结构中均已实现了光泵浦激射。由于有机聚合物载流子迁移率较低,在基于波导和DBR结构的光电器件薄膜中将造成较大的光学损耗,而光子晶体微腔因其具有光子禁带和光子局域特性被认为是实现有机电泵浦激光器的最佳微结构之一。本论文中,我们利用有机共轭聚合物的电致发光特性、光子晶体微腔对光子的局域与选模特性、微腔缺陷自身在与光子晶体平面垂直方向上的波导特性,以及上下表面膜系的反射特性,制备了具有增益介质、谐振腔、电泵浦的可见光波段输出的有机半导体光子晶体激光器,并实现了单点集成的谐振输出。我们选用具有优良发光特性的有机共轭聚合物MEH-PPV作为发光薄膜,在以ITO玻璃作为阳极,Al作为阴极的三明治结构中实现了有机电致发光,发光峰位于530-700nm,半高宽约为100nm,最高峰位于590nm。根扔MEH-PPV的电致发光谱,我们采用时域有限差分法设计一种9孔缺陷的二维平板8重准周期光子晶体微腔。通过优化包括晶格常数、孔径、缺陷分布等结构参数,在低折射率对比度的有机光子晶体中实现了低价带隙的打开和拓宽,并在微腔中获得了品质因数高达1212的缺陷模。该缺陷模位于597nm,与MEH-PPV的电致发光光谱吻合。根据优化后的微结构参数,我们用聚焦离子束刻蚀法将准晶微腔结构加工在MEH-PPV聚合物薄膜上,利用其与阴阳极组成的反射谐振腔,成功制备出具有激射效应的有机电泵浦激光器。该激光器的激射峰位于607nm,半高宽0.5nm,激射阈值电流约0.8mA。这一研究工作为后续制备可见光波段双波长输出的电泵浦有机光子晶体激光器,以及未来研制可控紧凑型三基色光源奠定了坚实的基础。
【学位授予单位】:中央民族大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN248

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