《有機半導體異質結雷射發射特性研究》是依託北京工業大學，由翟天瑞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機半導體異質結雷射發射特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：翟天瑞
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有機半導體雷射器是國際上有機光電子學領域的熱點研究問題之一，在基礎研究和實際套用中都具有重要意義，而基於有機半導體異質結中激發複合體的雷射發射特性研究尚未有相關報導。本項目旨在解決在光泵浦條件下實現激發複合體的雷射發射問題，分析其發射特性及理論機制。在結構製備方面，以紫外雷射干涉灼蝕直寫技術為手段，結合基於有源波導耦合光柵設計雷射器結構的新思路，系統研究干涉雷射能量、雷射腔結構參數和有機半導體異質結材料的匹配關係；在材料光物理學性質方面，採用時間分辨光譜學和飛秒雷射的泵浦探測技術相結合的研究手段，量化激發複合體的光物理學特性與溶劑種類、組分配比、激發波長和退火溫度的依賴關係；全面揭示光泵浦條件下不同製作手段和不同腔結構設計的有機半導體異質結雷射發射的一般性物理規律。為有機光電子學基礎研究、特別是電泵浦有機半導體雷射器的研製提供實用性的物理學指導。
結題摘要
本項目採用多種微納結構製備手段，以時間分辨光譜學和飛秒雷射的泵浦探測技術相結合，系統研究了有機半導體雷射腔結構參數和螢光材料的匹配關係，解決了光泵浦條件下激發複合體雷射發射問題，分析其發射特性及理論機制。在本項目資助下，項目負責人及其團隊建立了有機半導體雷射器激射模型，實現了多種腔型的雷射發射及其橫向對比，完成了本項目的預期目標，取得了一系列理論和實驗成果，並向套用層面進行了初步拓展。發表SCI論文16篇（預期目標為7篇以上），其中影響因子大於6的論文2篇，大於3的論文8篇；非SCI學術論文8篇；申請國家發明專利5項（預期目標為2-4項）；培養研究生4名（預期目標為2名）。相關成果獲得了2012年教育部高等學校科學研究優秀成果獎自然科學二等獎（第二完成人），2013年第八屆饒毓泰基礎光學獎優秀獎。 取得的具體進展包括：（1）考察了分布反饋式腔結構與有機半導體發光材料的匹配關係；通過實驗和理論分析確定聚芴材料組分配比、反饋腔和螢光效率的關係；並發現有機半導體材料無需填滿分布反饋式腔也能得到雷射發射，簡化了器件製備流程；發表學術論文3篇。 （2）系統研究了DFB腔結構參數的實驗最佳化，確定干涉光刻方法中雷射光束參數、曝光量、顯影/定影時間和DFB腔形貌的關係；發現腔結構在製作時存在相互轉化關係。對DFB腔結構的製備方法提出了創新：干涉交聯結合微應力法、自組裝結合溶液法等，發展了多種乾法、濕法製備技術，實現了多種金屬/介質DFB腔型的製備。發表學術論文7篇；申請國家發明專利3項。 （3）確定了腔結構各個控制參數的作用，建立了有機半導體雷射器件激射模型，可有效指導該類器件腔型的定量設計。如共振波長與光柵周期、波導厚度正相關等；發表學術論文4篇。 （4）對DFB腔的光譜學特性進行了考察，分析了金屬型腔結構中的耦合模式演化規律，該規律有利於深入理解DFB腔與螢光發射材料的光譜匹配和定量最佳化腔結構；深入考察了無序金屬三維微腔中的反饋機制及其雷射發射規律。發表學術論文4篇；申請國家發明專利1項。 （5）探索了所製備的微腔結構的可能套用，如偏振濾波器件、感測器件、太陽能電池器件、SERS器件等。發表學術論文6篇；申請國家發明專利1項。 上述研究結果揭示了光泵浦條件下不同製作手段和不同腔結構設計的有機半導體異質結雷射發射的一般性物理規律。為有機光電子學基礎研究提供實用性的物理學指導。
