Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen

Kaavamainen esitys orgaanisesta puolijohde-laserdiodista, joka tuottaa sinistä lasersäteilyä sähköisen virityksen aikana.

Japanilaiset tutkijat ovat osoittaneet, että pitkään tavoiteltu, orgaanisiin puolijohteisiin perustuva laserdiodi on todellakin mahdollista.

Orgaaniset laserdiodit ovat monin tavoin samanlaisia kuin orgaaniset valoa säteilevät diodit (OLED), joissa ohut kerros orgaanisia molekyylejä säteilee valoa sähkön avulla.

Orgaaniset laserdiodit tuottavat puhtaampaa valoa, mikä mahdollistaa lisäsovellukset mutta ne vaativat virtoja, jotka ovat suurempia virtoja kuin OLED:ssa käytettävät. Suuremmat virrat aiheuttivat aikaisemmin tutkittujen laitteiden hajoamisen ennen laseroinnin ilmenemistä.

Lisäksi aikaisemmat väitteet orgaanisesti tuotetuista laseroinnista orgaanisista materiaaleista osoittautuivat vääriksi useaan kertaan samalla kun muut ilmiöt olivat virheellisiä laseroinnille riittämättömän karakterisoinnin vuoksi.

Mutta nyt, Kyushun yliopiston orgaanisen fotoniikan ja elektroniikan tutkimuksen keskuksen (OPERA) tutkijat raportoivat, että heillä on tarpeeksi tietämystä osoittaa, että orgaaniset puolijohteiset laserdiodit ovat vihdoin toteutuneet.

Kriittinen askel laseroinnissa on riittävän sähkövirran ajo orgaanisiin kerroksiin, jotta saavutetaan populaatioinversio. Monien orgaanisten materiaalien suuri resistanssi tekee kuitenkin hankalaksi saada riittävästi sähkövarauksia materiaaleihin ennen kuin ne kuumenevat ja savuavat.

Nyt professori Chihaya Adachin johtama tutkimusryhmä käytti erittäin tehokasta orgaanista valoa säteilevää materiaalia (BSBCz), jolla oli suhteellisen alhainen resistanssi ja pieni hävikki vaikka siihen injektoidaan myös suuria sähkömääriä. Mutta oikean materiaalin saaminen yksin ei riittänyt.

He suunnittelivat myös piirirakenteen, jossa oli eristemateriaalinen hila yhden elektrodin päällä, jota käytettiin sähkön injektoimiseen ohuisiin orgaanisiin kalvoihin. Tällaisten hajautetun takaisinkytkentärakenteiden tiedetään tuottavan laserointiin tarvittavat optiset vaikutukset, mutta tutkijat veivät sen askeleen pidemmälle.

”Optimoimalla näitä rakenteita emme saaneet aikaan vain haluttuja optisia ominaisuuksia, vaan pystyimme myös kontrolloimaan rakenteen sähkövirtausta ja minimoimaan sähkön määrän, jota tarvitaan laseroinnin ilmenemiseen orgaanisesta ohutkalvosta,” sanoo Adachi.

Tutkijat ovat niin luottavaisia näiden uusien rakenteiden lupaukseen, että he perustivat KOALA Tech -yrityksen tutkimuksen nopeuttamiseksi ja jäljellä olevien esteiden ylittämiseksi saadakseen orgaaniset laserdiodit kaupallisiin sovelluksiin.

Aiheesta aiemmin: 

Orgaanisen elektroniikan näkymiä

Laserdiodeja liuoksista