【摘要】：信息技術(shù)的發(fā)展使人們對作為信息輸出終端的顯示技術(shù)提出了更高的要求。與其它顯示技術(shù)相比,有機(jī)電致發(fā)光器件具有體積小、功耗低、壽命長、視角廣、分辨率高、響應(yīng)快、重量輕、大面積可柔性顯示等優(yōu)點(diǎn),成為21世紀(jì)光電信息技術(shù)發(fā)展中備受矚目的前沿課題之一,并得到廣泛而深入的研究。自從Tessler采用聚對苯撐乙炔(PPV)作為增益介質(zhì),分布布拉格反射鏡(DBR)作為諧振腔得到激射信號以來,在各類微結(jié)構(gòu)包括F-P腔、微環(huán)、波導(dǎo)和光子晶體結(jié)構(gòu)中均已實(shí)現(xiàn)了光泵浦激射。由于有機(jī)聚合物載流子遷移率較低,在基于波導(dǎo)和DBR結(jié)構(gòu)的光電器件薄膜中將造成較大的光學(xué)損耗,而光子晶體微腔因其具有光子禁帶和光子局域特性被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)有機(jī)電泵浦激光器的最佳微結(jié)構(gòu)之一。本論文中,我們利用有機(jī)共軛聚合物的電致發(fā)光特性、光子晶體微腔對光子的局域與選模特性、微腔缺陷自身在與光子晶體平面垂直方向上的波導(dǎo)特性,以及上下表面膜系的反射特性,制備了具有增益介質(zhì)、諧振腔、電泵浦的可見光波段輸出的有機(jī)半導(dǎo)體光子晶體激光器,并實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)集成的諧振輸出。我們選用具有優(yōu)良發(fā)光特性的有機(jī)共軛聚合物MEH-PPV作為發(fā)光薄膜,在以ITO玻璃作為陽極,Al作為陰極的三明治結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了有機(jī)電致發(fā)光,發(fā)光峰位于530-700nm,半高寬約為100nm,最高峰位于590nm。根扔MEH-PPV的電致發(fā)光譜,我們采用時(shí)域有限差分法設(shè)計(jì)一種9孔缺陷的二維平板8重準(zhǔn)周期光子晶體微腔。通過優(yōu)化包括晶格常數(shù)、孔徑、缺陷分布等結(jié)構(gòu)參數(shù),在低折射率對比度的有機(jī)光子晶體中實(shí)現(xiàn)了低價(jià)帶隙的打開和拓寬,并在微腔中獲得了品質(zhì)因數(shù)高達(dá)1212的缺陷模。該缺陷模位于597nm,與MEH-PPV的電致發(fā)光光譜吻合。根據(jù)優(yōu)化后的微結(jié)構(gòu)參數(shù),我們用聚焦離子束刻蝕法將準(zhǔn)晶微腔結(jié)構(gòu)加工在MEH-PPV聚合物薄膜上,利用其與陰陽極組成的反射諧振腔,成功制備出具有激射效應(yīng)的有機(jī)電泵浦激光器。該激光器的激射峰位于607nm,半高寬0.5nm,激射閾值電流約0.8mA。這一研究工作為后續(xù)制備可見光波段雙波長輸出的電泵浦有機(jī)光子晶體激光器,以及未來研制可控緊湊型三基色光源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[Abstract]:The development of information technology makes the display technology as the terminal of information output more demanding. Compared with other display technologies, organic electroluminescent devices have the advantages of small volume, low power consumption, long life, wide angle of view, high resolution, fast response, light weight, flexible display in large area and so on. It has become one of the leading topics in the development of photoelectric information technology in the 21st century, and has been extensively and deeply studied. Since Tessler uses poly (p-phenylene) acetylene (PPV) as gain medium and distributed Bragg reflector (DBR) as resonator to obtain the stimulated signal, optical pumping has been realized in all kinds of microstructures, including F-P cavity, microloop, waveguide and photonic crystal structure. Because of the low carrier mobility of organic polymer, the optical loss will be caused in the thin films of optoelectronic devices based on waveguide and DBR structure. Because of its photonic bandgap and photonic localization, photonic crystal microcavity is considered to be one of the best microstructures to realize electromechanical pumped lasers. In this thesis, we use the electroluminescent properties of organic conjugated polymers, the localization and mode selection of photonic crystal microcavities, and the waveguide characteristics of microcavity defects in the perpendicular direction to the plane of photonic crystals. An organic semiconductor photonic crystal laser with gain medium, resonant cavity and electrically pumped visible light band output is fabricated by the reflection characteristics of the upper and lower surface film system, and the single point integrated resonant output is realized. Organic conjugated polymer (MEH-PPV) with excellent luminescence properties was selected as the luminescent film. Organic electroluminescence was realized in a sandwich structure with ITO glass as anode and Al as cathode. The luminescence peak was 530-700 nm, the half-maximum width was 100nm, and the peak was 590nmm. Based on the electroluminescence spectra of MEH-PPV, a 2-D planar 8-fold quasi-periodic photonic crystal microcavity with a defect of 9 holes is designed by using the finite-difference time-domain method (FDTD). By optimizing the structure parameters including lattice constant, aperture and defect distribution, the low valence band gap is opened and widened in the low refractive index contrast organic photonic crystal, and the defect mode with a quality factor of up to 1212 is obtained in the microcavity. The defect mode is located at 597 nm and coincides with the electroluminescence spectra of MEH-PPV. According to the optimized microstructure parameters, the quasicrystalline microcavity structure was fabricated on the MEH-PPV polymer film by focused ion beam etching method, and the reflection resonator composed of the cathode and the cathode was used to fabricate the quasicrystalline microcavity. An electromechanical pumped laser with excitatory effect has been successfully fabricated. The laser has a peak of 607 nm, a half maximum width of 0.5 nm and a threshold current of 0.8 Ma. This work has laid a solid foundation for the subsequent fabrication of electrically pumped organic photonic crystal lasers with two wavelengths of visible light and the development of controllable compact trichromatic light sources in the future.
【學(xué)位授予單位】：中央民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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本文編號：2218565