有机激光二极管从梦想变为现实

日本的研究人员已经证明，基于有机半导体的长期难以捉摸的激光二极管确实是可行的，为生物传感，显示器，医疗保健和光通信等应用中激光器的进一步扩展铺平了道路。日本的研究人员已经证明，基于有机半导体的长期难以捉摸的激光二极管确实是可行的，为生物传感，显示器，医疗保健和光通信等应用中激光器的进一步扩展铺平了道路。

长期以来，有机激光二极管一直被认为是发光器件领域的圣杯，它使用碳基有机材料发光而不是传统器件中使用的无机半导体，如砷化镓和氮化镓。

激光器在许多方面类似于有机发光二极管(OLED)，其中当施加电时，薄的有机分子层发光。OLED已经成为智能手机显示器的流行选择，因为它们具有高效率和鲜艳的色彩，可以通过设计新的有机分子轻松改变。

有机激光二极管产生更纯净的光，可以实现额外的应用，但它们需要的电流幅度高于OLED中用于实现激光发射过程的电流。这些极端条件导致先前研究的器件在激光发射之前能够很好地分解。

进一步复杂化的进展，先前声称的有机材料的电生成激光在若干场合被证明是错误的，其他现象由于表征不充分而被误认为激光。

但是现在，九州大学有机光子学和电子学研究中心(OPERA)的科学家们在应用物理快报杂志上报告说，他们有足够的数据可以令人信服地证明有机半导体激光二极管终于实现了。

“我认为社区中的许多人都怀疑我们是否真的有一天会看到有机激光二极管的实现，”该论文的第一作者Atula SD Sandanayaka说，“但是通过减缓各种性能限制的速度减缓改进材料和新设备结构，我们终于做到了。“

激光的关键步骤是向有机层注入大量电流以实现称为粒子数反转的条件。然而，许多有机材料的高电阻使得在材料加热和烧尽之前难以在材料中获得足够的电荷。

最重要的是，在大电流下运行的大多数有机材料和器件固有的各种损耗过程会降低效率，从而将必要的电流提高到更高的水平。

为了克服这些障碍，由Chihaya Adachi教授领导的研究小组使用了一种高效的有机发光材料(BSBCz)，它具有相对较低的电阻和低损耗 - 即使注入大量电力也是如此。但仅靠合适的材料是不够的。

他们还设计了一种器件结构，在其中一个电极顶部具有绝缘材料网格，用于将电流注入有机薄膜。众所周知，这种网格 - 称为分布式反馈结构 - 会产生激光所需的光学效应，但研究人员更进了一步。

“通过优化这些网格，我们不仅可以获得所需的光学特性，还可以控制设备中的电流，并最大限度地减少观察有机薄膜激光所需的电量，”Adachi说。

研究人员对这些新设备的承诺充满信心，他们于2019年3月22日成立了创业公司KOALA Tech Inc.(九州有机激光技术公司的简称)，以加速研究并克服最终的障碍。在商业应用中使用有机激光二极管。

KOALA Tech Inc.的创始成员，Chihaya Adachi教授，Jean-Charles Ribierre博士，Fatima Bencheikh博士和Takashi Fujihara博士，现在都在努力提高其有机激光二极管的性能，以实现最先进的有机发光技术走向世界。