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准分子是聚集体的一类聚集形式,它广泛存在于无机和有机材料体系中。准分子是无机或有机材料的两个分子之间形成的一个具有复合结构的瞬态发光中心。形成准分子的分子被称为单体。准分子在形成前后,材料荧光峰的位置,形状和强度都会发生明显的变化。准分子只能在激发态稳定存在而基态极容易分解。人们利用这个特性发明了准分子激光器,其中的工作物质是高压稀有气体或者稀有气体-卤素形成形成的无机准分子材料。这类激光器需要十分苛刻的制造工艺,纯度极高的工作物质,并且需要能量较高的放电或电子束做为抽运手段。准分子激光器是紫外或真空紫外波段的十分重要的高能量气体激光器。它已经广泛地应用到科研、医疗、材料加工等领域。分子之间形成准分子是一种物理过程。由于准分子的基态十分不稳定,使得准分子会在几个皮秒的时间内就发生分解返回单体的基态。可以认为它的激光下能级是未被粒子占据的空能级,这样会比较容易地形成布居反转状态。所以准分子具有作为增益介质的天然属性。既然无机材料可以产生受激发射,那么有机材料形成的准分子在理论上也可以形成受激发射。与无机材料相比,有机材料形成准分子所需要的能量比无机材料要小得多。另外,有机材料较无机材料种类丰富,性质也多样,这为研究有机准分子激光器提供了十分丰富的材料基础。F. P. Scha¨fer曾经预言具有较高荧光效率的有机分子间所形成的准分子将是理想的激光工作物质。研制有机准分子激光器的主要难点在材料的选择和激光器结构的设计上:1.较大的光损耗。有机准分子激光器一直未能实现,主要是由于材料的激发态损耗途径较多,直接影响了材料的受激发射几率。所以要实现有机准分子受激发射需要找到一种受激发射截面较高的有机准分子材料。第一台无机准分子激光直到1970年才由N. G. Basov等人观察到,这并不是偶然的。Basov等人使用了液态Xe作为增益介质,激光是在液体表面附近的气体产生的。这次实验能够成功的主要原因是低温环境减少了材料的损耗途径,并且使用了高电流电子束作为抽运过程的泵浦源。2.激光器的结构设计对实现有机准分子激射影响较大。谐振腔是激光器的主要部分,它提供了光子产生振荡放大的条件。需要针对有机材料的特点选择设计激光器的谐振腔结构。本论文的创新点:1.对有机材料发光特性进行了大量比较研究。最终发现芘( Pyrene )这种材料不但可以产生准分子的发光,而且相对于其它有机准分子材料具有高达75%的荧光量子效率,是一种理想的激光材料。另外,芘还是研究有机准分子发光特点的标志性的材料。Fo¨rster和Kasper在1954年就是通过对芘的实验研究首先观察到有机准分子的发光现象的。2.针对有机材料发光特点,设计使用了微腔结构作为有机准分子激光器件的谐振腔,克服了制作工艺上的难点。并通过许多测试手段获得了多项表征器件激光特性的参数,绘制了Pyrene发光能级示意图。3.利用微腔结构制作了一系列有机电致发光器件,通过对微腔结构的调整使铽的有机稀土配合物Tb(acac)3phen的发光的单色性更好。实现了一种材料多种颜色发光,为实现有机材料的全色显示进行了一次有益的尝试。4.用TPD/TPBi制作了外量子效率达到1.2%的近紫外有机电致发光器件。