【摘要】：由于有機激光器具有易于集成、制備簡單、價格低廉等優(yōu)勢,一直是科研工作者研究的重點。雖然近幾年有機光泵浦激光器取得了很大的進展,但是實現(xiàn)高性能激光材料和有機電泵浦激光器一直是研究的難點,因此人們致力于研究開發(fā)性能更加優(yōu)異的有機激光材料。在眾多的激光材料當中,π共軛小分子或者聚合物是非常重要的一類,經(jīng)過長期發(fā)展已經(jīng)形成了豐富的有機激光材料體系。近幾年,我們課題組基于芴基官能團等結(jié)構(gòu)單元作為材料設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計合成了許多高性能的有機激光材料。本論文主要集中對三并茚核星狀、梯形茚并芴材料進行全方位的性能表征以及材料光增益性能的優(yōu)化,目標在于充實發(fā)掘增益介質(zhì)的內(nèi)在潛能,為有機激光材料的發(fā)展提供重要的參考價值。(1)本課題選擇了三并茚核星狀寡聚芴這系列材料Tr X(X=1-4)進行全方位的光增益性能的研究。研究結(jié)果表明Tr X表現(xiàn)出穩(wěn)定的色純度和高亮度,獲得優(yōu)異的光增益性能和出色的穩(wěn)定性(光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和電學(xué)穩(wěn)定性)。通過與聚苯乙烯(PS)摻雜的數(shù)據(jù)對比,發(fā)現(xiàn)非摻雜薄膜器件的光學(xué)性能遠遠優(yōu)于摻雜薄膜器件,說明該星型大分子因其獨特的空間位阻結(jié)構(gòu)賦予其作為高效的、穩(wěn)定的、低閾值非摻雜的激光材料。(2)對二苯胺端基修飾的三并茚核星狀寡聚芴Tr XD(X=1-3)材料進行詳盡的光物理與激光表征,并將結(jié)果與同系列的材料Tr X對比。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)二苯胺基團的引入可以提升該材料體系的激光性能(低的自發(fā)放大(ASE)閾值,低激光閾值,超高的凈增益系數(shù)和低的損耗系數(shù)等)。另外采用二苯胺端基修飾的有機激光材料,不僅優(yōu)化了材料光增益性能,同時也提高材料的最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO能級),有利于優(yōu)化材料的電學(xué)性能。(3)選取具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和良好的薄膜穩(wěn)定性的梯形茚并芴材料2LF-BT,通過與藍光材料聚(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)(PFO)進行物理摻雜,研究摻雜體系薄膜器件對的ASE行為和薄膜形貌的變化。研究表明該主客體的摻雜形成有效的能量傳遞,大大地提高了材料自身的光學(xué)性能,使得材料的ASE閾值降低,凈增益得到提升。通過薄膜形貌的測試,發(fā)現(xiàn)摻雜薄膜沒有出現(xiàn)相分離的問題,而同類材料聚(9,9-二辛基芴-苯并噻二唑)(F8BT)與PFO摻雜會有相分離的現(xiàn)象。因此該類梯形茚并芴基2LF-BT所具有的高光穩(wěn)定性、高增益系數(shù)以及與芴類聚合物摻雜無相分離的特性使其作為有機激光增益介質(zhì)具有一定的應(yīng)用潛能和發(fā)展前景。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248
【圖文】：

第一臺激光器的產(chǎn)生，由于其獨特且極其有用的高單色性，高等特性，激光的應(yīng)用已經(jīng)擴散到科研、醫(yī)療、科技和電通信們對具有效率高、環(huán)境友好、柔性可拉伸等優(yōu)點的新型激光機半導(dǎo)體材料吸收系數(shù)大，發(fā)射光譜寬，量子效率高，來源廣且可以通過改變分子結(jié)構(gòu)對材料物性和光學(xué)性能進行有效調(diào)膜激光器件，便于攜帶以及其他系統(tǒng)集成等優(yōu)點受到人們的體材料的固體激光器應(yīng)運而生[2]。需要的重要構(gòu)件為：增益介質(zhì)，諧振腔和泵浦源（如圖 1.1 所機材料作為激光器的增益介質(zhì)，有機激光增益介質(zhì)通常為 π-共機激光器的優(yōu)點（如柔性，生物相容性，易于制造等），在許也為它提供光學(xué)反饋。除個別情況外，有機激光器的泵浦源的外部脈沖光源[1]。

Christian Karnutsch 課題組使用的間接電泵構(gòu)探索激光的器件結(jié)構(gòu)里需要有波導(dǎo)包覆層進行強的電流密度，另外高導(dǎo)電性的器件電極定要與器件電極分離。在這部分，我們主泵浦激光結(jié)構(gòu)。首先是分析雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)ET 結(jié)構(gòu)，最后是結(jié)合微腔設(shè)計的各激光器器件結(jié)構(gòu)能承受很強的電流密度，可以高達許多無輻射損失：高電場、極化子、金屬淬滅，最后導(dǎo)致 OLED 的效率下降。而激ED 器件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，減少電極帶來的影

圖 1.3 K．Meerholz 等人研究的小尺寸激光諧振腔結(jié)構(gòu)構(gòu) OLED 克服了分布式布拉格反射腔（DBR）結(jié)較大的單程增益和明顯低的受激閾值，而且電荷效率。但是，對于這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的激光，波導(dǎo)層注入，應(yīng)采用高導(dǎo)電率的電極。有實驗證明，在器件的一個重要條件是低波導(dǎo)衰減系數(shù)[21]。LET 具有如下優(yōu)點：注入電流更容易達到 1~10 A量子效率（EQE）、更高的通道導(dǎo)電率、柵極可以低激子-電荷猝滅[6]。OLET 的工作原理如圖 1.4 所是電泵浦有機激光技術(shù)的研究熱點之一[22]。

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