有机激光器中光学微腔的研究

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光学微腔由于其特殊的光学结构,已经被广泛应用在包括激光器、传感器、滤波器等一系列光电器件中。20 世纪中期以来,基于无机半导体激光器件的研究日益成熟,而基于有机半导体电泵浦激光器的研究却陷入了瓶颈。因此,本文通过一系列实验,分别对有机自组装微腔的可控制备和构建具有高导电性PbI2/MoO3的布拉格反射镜进行了研究,具体内容如下:  1、我们设计并合成了两个只在三苯胺的取代基上有微小差异的π共轭分子:(E)-3-(4-(diphenylamino)phenyl)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one ( DFHP )和( E )-3-( 4-( bis ( 4-methoxyphenyl ) amino ) phenyl )-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)prop-2-en-1-one (DFPHP)。通过一种室温溶液交换法,我们制备得到了两种截然不同的微纳米形貌:DFHP微纳米小球和DFPHP菱形微纳晶体。通过对两种分子的结构分析,我们发现:对于 DFHP 来说,分子的头部可以和乙醇形成氢键,而尾部却只能溶于二氯甲烷溶液中,显示了分子在混合溶液中的两亲性,从而导致其形成无规则的球状微纳米结构的趋势;相反的, DFPHP 的分子两端都可以和乙醇分子的羟基形成氢键, DFPHP 的排列遵从于分子的堆积和排布,从而有助于形成有序的类菱形微纳米晶体。进一步的,我们通过对两种分子大晶体的解析,模拟出了这两个分子单晶的生长和平衡形貌,发现DFHP的吸附能总和(-43.5kcal/mol)远小于DFPHP的吸附能之和(-53.1kcal/mol)。吸附能的差异也从另一方面为这两种微纳米结构的差异提供了进一步解释。通过对DFHP和DFPHP这两个分子在微纳米尺度形貌差异的深入探究,初步实现了不同形貌光学微腔的制备,为构建微纳米光学微腔提供了新的思路。  2、我们对卤化铅材料的光电学特性进行了的详细研究,发现PbI2具有优良的导电性和大的折射率(可见光范围内折射率n为2.8到3.8之间)。因此,最终我们选择它作为导电布拉格发射镜中的高折射率材料。进一步的,我们通过对基于不同材料组合布拉格反射镜光学和电学性质的考核,最终选用PbI2/ MoO3为构建布拉格反射镜的材料组合,成功制备了具有高反射率高导电性的布拉格反射镜。同时,我们采用了高频交流电作为驱动源,大大增加了这种布拉格反射镜的导电 性(相同偏压下,电流密度超过直流驱动3个数量级以上),仅仅3V左右的电压就可以达到超过1000 mA/cm2。最后,我们还利用了基于PbI2/ MoO3材料的导电布拉格反射镜与有机发光二极管相结合,观察到了电致光谱的窄化现象,为有机电泵浦激光器件的制备提供了新的思路。
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