[發明專利]有機激光器件

在審

• 申請號: 201510091455.3
• 申請日: 2004-06-23
• 公開（公告）號: CN104659651A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 野村亮二;安部寬子;湯川幹央
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/36
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉倜

本申請是2004年6月23日提交的、2005年12月27日進入中國國家階段的、PCT申請號為PCT/JP2004/008810、國家申請號為200480018137.4、發明名稱為“有機激光器件”的申請之分案申請。

技術領域

本發明涉及使用有機材料的激光器件，特別涉及電流激勵型的有機激光器件。

背景技術

固體激光器具有高輸出、高效率、高能量積累性、寬的波長可變特性、體積小等特征，具有廣闊的應用領域。尤其是其中的半導體激光器體積小、重量輕，且具有閾值小等大特征。已經開發了使用無機半導體的半導體激光器，并在許多方面被實用化。

如果可以用有機化合物實現激光振蕩的話，可以使激光器具有無機半導體激光器無法獲得的特性。例如可以舉出：可以基于材料的柔軟性制成柔性的激光器；可以簡化制造工藝或削減成本；制造工藝多樣(可以適用蒸鍍法、旋轉涂覆法、印刷法、浸漬涂覆法等)等。非專利文獻1總結并歸納了使用有機化合物的激光器。

利用有機化合物光激勵的激光振蕩，以往給出過許多的例子。使用具有高量子效率的熒光材料，用氮激光器等的光激勵用的激光進行照射，可以比較容易地獲得激光振蕩。但是，產生激光振蕩所需的能量非常的大，必須具有數μJ/cm²～數百μJ/cm²的能量密度。該值有著數十W/cm²～數千W/cm²的能量密度，假設在1cm見方的元件的情況下，必須在數十V電壓下流過10A～1000A左右的電流。

作為使有機材料發光的典型的發光元件，已知的是有機電致發光(EL)元件。該元件是通過在一對電極間使用有機材料來層積被稱為空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層的各層而形成的。然后，通過在電極間施加電壓向發光層中注入電子、空穴，使之發光。根據發光層所用的材料或添加的輔助材料的種類，可以改變發光的波段，但無論如何由于波段較寬(色純度差)，且沒有方向性，所以不能作為激光使用。另外，在現有的有機EL元件中無法流過產生激光振蕩所需的高密度電流。

非專利文獻1：尼耳·泰斯勒，“基于半導體有機材料的激光”，高等材料，1999.11，p.363-370(Nir?Tessler,“Lasers?Based?on?Semiconducting?Organic?Materials”,Adv.Mater.,1999.11,p.363-370)

發明內容

鑒于上述問題，本發明目的在于，提供一種使用有機材料作為激光介質、可電流激勵的激光器件。

本發明是包含在注入電流時發射激光的有機化合物的有機激光器件。在本發明中，將在一對電極間形成的以有機化合物為主要成分的薄膜總稱為有機化合物層。為了使本發明的激光器件中所用的有機化合物層可以發射激光，根據其波長來決定層積結構和各層的膜厚。有機化合物層是通過被夾在一對電極間形成的，優選使用具有不同載流子傳輸特性和發光波長的多個層來形成。另外，優選的形式是通過隔著反射體形成的一對電極的所謂的諧振腔結構。

本發明的有機激光器件是以通過在形成于一對電極間的有機化合物層中流過電流從而可以發射激光的方式，由在有機化合物層內的可發光的多個層相結合而形成的。

該有機激光器件的優選形式是，在一對電極間的該有機化合物層的兩側或一側的面上設置反射體，形成所謂諧振腔結構。即，優選在有機化合物層的至少一個面上設置反射體，以使在一對電極間對有機化合物層所發出的特定波長的光形成駐波的形式。有機化合物層的厚度優選為激光波長的1/2倍(半波長)、或者其整數倍。已知物質中的光速與真空中的光速不同，物質中的光速是在真空中的光速乘以物質的折射率。因此，實際上，有機化合物中的膜厚乘以折射率而得到的膜厚(以下定義為光學膜厚。即，光學膜厚＝膜厚×折射率)必須是激光半波長的整數倍。以下，膜厚單指物質的膜厚，光學膜厚指的是物質的膜的膜厚乘以其折射率所得的膜厚。

本發明是一種在一對電極間具有有機化合物層的有機激光器件，上述有機化合物層發射具有多個發光峰值、且至少一個發光峰值的光譜半幅值小于等于10nm的光。