據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，英國圣安德魯斯大學（University of St. Andrews）的科學家表示，他們在開發(fā)緊湊型有機半導體激光器技術的數(shù)十年挑戰(zhàn)中取得了“重大突破（significant breakthrough）”。

目前，用于通信、傳感、測量、醫(yī)學、制造等領域的眾多激光器都是基于剛性半導體晶體（例如砷化鎵），而有機半導體是一種較新的激光器材料，由碳鏈或碳環(huán)以及其它元素組成的分子，具有柔性并可發(fā)射可見光，使得電子設備的制造變得簡單，現(xiàn)在廣泛用于大多數(shù)手機中的有機發(fā)光二極管（OLED）屏幕。

圣安德魯斯大學表示，有機半導體激光器的一個局限性是其通常需要另一種激光器來為其供能，該大學的新聞稿稱：“30年來，研究人員一直在努力克服這一限制，因此圣安德魯斯大學的科學家最近開發(fā)出的電驅動有機半導體激光器尤為重要。”

據(jù)9月27日《自然（Nature）》期刊報道，圣安德魯斯大學取得了上述突破，首先制造了一種光輸出創(chuàng)世界紀錄的OLED，然后將其與聚合物激光器結構集成。這種新型激光器發(fā)射由短光脈沖組成的綠色激光束。

電驅動有機半導體激光器結構

目前，這主要是一項科學研究突破，但隨著未來的發(fā)展，激光器有可能與OLED顯示器集成，可實現(xiàn)光譜學應用以檢測疾病和環(huán)境污染物。

Ifor Samuel教授評論道：“采用有機材料制造電驅動半導體激光器對世界各地的研究人員來說是一項巨大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，經(jīng)過多年的努力，我們很高興能夠制造出這種新型激光器?！?/p>

Graham Turnbull教授補充道：“我們希望這種新型激光器在制造過程中使用更少的能源，并且在未來將產(chǎn)生跨可見光譜的激光?！?/p>

刊登于《自然（Nature）》期刊上的論文解釋了圣安德魯斯大學的科研團隊如何克服低電流密度和“將電荷注入增益介質導致的無法容忍的損耗”等常見有機半導體問題。

該論文指出：“科研人員通過開發(fā)一種集成器件結構來實現(xiàn)損耗的減少，該結構可以有效地將具有極高內(nèi)部光生成能力的OLED與聚合物分布式反饋激光器結合起來。在集成結構的電驅動下，可以觀察到光輸出與驅動電流的閾值，具有窄發(fā)射光譜并在閾值之上形成激光束。”

“我們的研究結果提供了一種以前從未被證明過的有機電子器件，并表明OLED的間接電泵浦是實現(xiàn)電驅動有機半導體激光器的一種非常有效的方法。這為可見光激光器提供了一種方法，可以在光譜學、計量學和傳感領域得到應用?！?/p>

該論文的結論是：“科研人員已經(jīng)展示了一種集成器件方法，可以在有機半導體中實現(xiàn)電驅動激光器，從而解決了有機光電子學中的一個重要挑戰(zhàn)。這種方法克服了有機或混合鈣鈦礦激光器直接電注入嘗試中常見的主要困難，同時保留了工作優(yōu)勢?！?/p>