1有機半導體材料與器件概論

(OutlineofOrganicSemiconductorMaterialsandDevices)

專題之三Email:gyzhong@DepartmentofMaterialScience,FudanUniversity,200433,Shanghai,China1有機半導體材料與器件概論專題之三Email:gyzhon1簡要復習前幾次課內容：回顧前面2次課內容：1有機發光器件的界面:界面能帶結構:肖特基勢壘，三角形勢壘，鏡像勢隧穿電流的計算:

態密度，費米迪拉克分布，隧穿幾率界面效應:

真空能級對齊，費米能級對齊，界面偶極層電子和空穴重新分布形成一定電場增強載流子注入的方法:

改善材料、利用低功函數的金屬、插入緩沖層（增強載流子注入）插入緩沖層增強載流子注入的原理:

化學反應，界面偶極層，減小隧穿勢壘（寬度加一層絕緣層很波寬度就下來了）界面有偶ji簡要復習前幾次課內容：回顧前面2次課內容：23有機半導體導電：載流子遷移遷移率定義兩種基本的導電模型:載流子在導帶中共有化運動導致的傳輸跳躍(hopping)傳輸（有機半導體）與有機發光器件電流電壓特性有關的兩種模型：電流注入限制電流模型空間電荷限制電流模型(SCLC)3有機半導體導電：3－+空間電荷限制電流(SCLC)“SpaceChargeLimitedCurrent”－+空間電荷限制電流(SCLC)4本次課主要內容：1激光的基本原理2幾種激光器的結構和原理（含無機半導體激光器）3有機半導體激光研究（含光泵，電泵有機激光）4有機電致激光的前景本次課主要內容：5有機半導體激光器的優點：制備容易，成本低，體積小，可選的激光材料多，可彎曲應用前景廣闊！有機半導體激光器的優點：6hvE2E1輻射躍遷hvE2E1受激輻射hvhv1激光的基本原理Laser:lightamplificationbystimulatedemissionofradiation

受激放大輻射hvE2E1輻射躍遷hvE2E1受激輻射hvhv1激光的基7能量E2E0能量E1N2N1N0粒子數快慢三能級系統的粒子數反轉1激光的基本原理處于粒子數反轉狀態的材料為激活介質，如有適當光子射入激活介質，可產生輻射大于吸收的情況，從而實現光放大能量E2E0能量E1N2N1N0粒子數快慢三能級系統的粒子數8AM11_003631激光的基本原理腔長為半波長的整數倍時光放大(光，電)激光器結構一直循環加強來回多次，某個頻率研發用電能激發AM11_003631激光的基本原理腔長為半波長的整數倍時92幾種激光器的結構和原理無機半導體激光器結構2幾種激光器的結構和原理無機半導體激光器結構102幾種激光器的結構和原理AM11_00363波帶片波導DBR,DFB：負反饋2幾種激光器的結構和原理AM11_00363波帶片波導DB11入射光在不同界面上的反射光發生干涉使反射光增強，從而起到反射鏡的作用HLHL2幾種激光器的結構和原理高折射率入射光在不同界面上的反射光發生干涉使反射光增強，從而起到反射12圓盤邊緣的反射導致光放大2幾種激光器的結構和原理有機材料在里面反射導致光放大圓盤邊緣的反射導致光放大2幾種激光器的結構和原理有機材料在13不同發光層內的某些波長的發光干涉增強，可能導致激光一層發光一層不發光最上面的界面干涉增強2幾種激光器的結構和原理不同發光層內的某些波長的發光干涉增強，可能導致激光2幾種激14不同點的發光在某個方向上的干涉增強導致該方向上可能產生激光，不同的角度可能產生的激光波長不同2幾種激光器的結構和原理不同點的發光在某個方向上的干涉增強導致該方向上可能產生激光，15AM11_003633有機半導體激光研究PPV光泵激發輻射模式和自發輻射模式AM11_003633有機半導體激光研究PPV光泵激發輻射16聚合物光泵激光器舉例激光器結構APL82_022033有機半導體激光研究條狀分布，光致發光聚合物光泵激光器舉例APL82_022033有機半導體激光17聚合物光泵激光APL82_022033有機半導體激光研究開始產生激射的泵浦能量密度：閾值激光性能：半高寬窄好能量密度w/th閾值聚合物光泵激光APL82_022033有機半導體激光研究開183有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射JAP84_04096DCM:紅光染料接受Alq發光DCM3有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射JAP84_019JAP84_040963有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射的器件結構平板波導結構雙異質節結構垂直微腔表面發射結構銀鏡面JAP84_040963有機半導體激光研究通過能量轉移產生203有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射能量輸入輸出關系平板波導結構垂直微腔表面發射結構JAP84_04096DHSW3有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射能量輸入輸出關213有機半導體激光研究通過能量轉移產生光泵受激輻射實物照片JAP84_040963有機半導體激光研究通過能量轉移產生光泵受激輻射實物照片J223有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_023APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生24APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生25APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生263有機半導體激光研究SCIENCE279_00553光泵有機激光器件結構3有機半導體激光研究SCIENCE279_00553光泵有27SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激發強度下的光譜SCIENCE279_00553SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激28SCIENCE279_005533有機半導體激光研究使用壽命與光輸出SCIENCE279_005533有機半導體激光研究使用壽29SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激發強度的光譜以及激光的半峰寬SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激303有機半導體激光研究APL72_02811聚合物柱狀光泵微激光器（有電極）3有機半導體激光研究APL72_02811聚合物柱狀光泵微31APL72_028113有機半導體激光研究聚合物光泵微激光器光譜APL72_028113有機半導體激光研究聚合物光泵微激光323有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器APL72_028113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器33PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器343有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器激發強度與光譜PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器35PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器的PL和EL光譜PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器36APL74_012063有機半導體激光研究OLED器件陣列及其不同方向的EL輸出光刻好的OLED的基底APL74_012063有機半導體激光研究OLED器件陣列373有機半導體激光研究APL74_01206OLED器件陣列結構示意圖3有機半導體激光研究APL74_01206OLED器件陣列38OLED器件陣列不同方向的EL光譜3有機半導體激光研究APL74_01206OLED器件陣列不同方向的EL光譜3有機半導體激光研究AP39APL69_04168.pdf3有機半導體激光研究由于單線態激子間的反應使Alq中隨激發光強度增強光致發光的效率可能下降APL69_04168.pdf3有機半導體激光研究由于單線403有機半導體激光研究強場電激發產生電吸收造成能量損失，阻礙有機半導體二極管激光器的實現吸收變化APL74_010573有機半導體激光研究強場電激發產生電吸收造成能量損失，阻礙41吸收譜3有機半導體激光研究APL74_01057吸收譜吸收譜3有機半導體激光研究APL74_01057吸收譜42電泵有機激光器件存在的問題：強場電激發產生電吸收造成能量損失，阻礙有機半導體二極管激光器的實現，可能的辦法是選擇合適的長壽命發光材料和脈沖驅動3有機半導體激光研究電泵有機激光器件存在的問題：3有機半導體激光研究43APL74_027643有機半導體激光研究脈沖激發后的平均激子密度和電荷密度APL74_027643有機半導體激光研究脈沖激發后的平均443有機半導體激光研究APL74_02764發光與電吸收3有機半導體激光研究APL74_02764發光與電吸收45具有透明載流子注入電極的有機半導體激光器光泵自發輻射放大AmplifiedspontaneousemissionunderopticalpumpingfromanorganicsemiconductorlaserstructureequippedwithtransparentcarrierinjectionelectrodesAPL84-014013有機半導體激光研究具有透明載流子注入電極的有機半導體激光器光泵自發輻射放大AP463有機半導體激光研究電流密度增大，量子效率降低APL84-014013有機半導體激光研究電流密度增大，量子效率降低APL84-47ProspectsforelectricallypumpedorganiclasersM.A.Baldo,R.J.Holmes,andS.R.ForrestPRB66-0353214有機電致激光的前景Prospectsforelectricallypum481找到量子效率不受電流密度和電場影響的激光材料，并滿足：2激發強度增加使非輻射能量損失增加，阻礙有機電致激光的實現。晶態材料容易因為單線態激子間的雙分子反應引起非輻射能量損失，無定形材料由高濃度三線態激子和極化子引起能量損失。3指出SCIENCE上一篇關于有機電致激光的報道不可信，除非器件中形成電子-空穴的等離子體4目前不清楚能否在有機材料中形成電子-空穴等離子體，如果無法避免薄膜材料中高激發強度下的能量損失，那么把電致發光作為泵浦光的發光區和產生激光的增益區在空間上分離是得到電致激光的一種可能途徑。4有機電致激光的前景1找到量子效率不受電流密度和電場影響的激光材料，并滿足：249思考：1激光的基本原理2幾種激光器的結構和原理（含無機半導體激光器）3有機半導體激光研究現狀（含光泵電泵有機激光）4有機電致激光的前景還沒實現思考：50作業：閱讀參考書中與本次課有關的內容作業：5152有機半導體材料與器件概論

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專題之三Email:gyzhong@DepartmentofMaterialScience,FudanUniversity,200433,Shanghai,China1有機半導體材料與器件概論專題之三Email:gyzhon52簡要復習前幾次課內容：回顧前面2次課內容：1有機發光器件的界面:界面能帶結構:肖特基勢壘，三角形勢壘，鏡像勢隧穿電流的計算:

態密度，費米迪拉克分布，隧穿幾率界面效應:

真空能級對齊，費米能級對齊，界面偶極層電子和空穴重新分布形成一定電場增強載流子注入的方法:

改善材料、利用低功函數的金屬、插入緩沖層（增強載流子注入）插入緩沖層增強載流子注入的原理:

化學反應，界面偶極層，減小隧穿勢壘（寬度加一層絕緣層很波寬度就下來了）界面有偶ji簡要復習前幾次課內容：回顧前面2次課內容：533有機半導體導電：載流子遷移遷移率定義兩種基本的導電模型:載流子在導帶中共有化運動導致的傳輸跳躍(hopping)傳輸（有機半導體）與有機發光器件電流電壓特性有關的兩種模型：電流注入限制電流模型空間電荷限制電流模型(SCLC)3有機半導體導電：54－+空間電荷限制電流(SCLC)“SpaceChargeLimitedCurrent”－+空間電荷限制電流(SCLC)55本次課主要內容：1激光的基本原理2幾種激光器的結構和原理（含無機半導體激光器）3有機半導體激光研究（含光泵，電泵有機激光）4有機電致激光的前景本次課主要內容：56有機半導體激光器的優點：制備容易，成本低，體積小，可選的激光材料多，可彎曲應用前景廣闊！有機半導體激光器的優點：57hvE2E1輻射躍遷hvE2E1受激輻射hvhv1激光的基本原理Laser:lightamplificationbystimulatedemissionofradiation

受激放大輻射hvE2E1輻射躍遷hvE2E1受激輻射hvhv1激光的基58能量E2E0能量E1N2N1N0粒子數快慢三能級系統的粒子數反轉1激光的基本原理處于粒子數反轉狀態的材料為激活介質，如有適當光子射入激活介質，可產生輻射大于吸收的情況，從而實現光放大能量E2E0能量E1N2N1N0粒子數快慢三能級系統的粒子數59AM11_003631激光的基本原理腔長為半波長的整數倍時光放大(光，電)激光器結構一直循環加強來回多次，某個頻率研發用電能激發AM11_003631激光的基本原理腔長為半波長的整數倍時602幾種激光器的結構和原理無機半導體激光器結構2幾種激光器的結構和原理無機半導體激光器結構612幾種激光器的結構和原理AM11_00363波帶片波導DBR,DFB：負反饋2幾種激光器的結構和原理AM11_00363波帶片波導DB62入射光在不同界面上的反射光發生干涉使反射光增強，從而起到反射鏡的作用HLHL2幾種激光器的結構和原理高折射率入射光在不同界面上的反射光發生干涉使反射光增強，從而起到反射63圓盤邊緣的反射導致光放大2幾種激光器的結構和原理有機材料在里面反射導致光放大圓盤邊緣的反射導致光放大2幾種激光器的結構和原理有機材料在64不同發光層內的某些波長的發光干涉增強，可能導致激光一層發光一層不發光最上面的界面干涉增強2幾種激光器的結構和原理不同發光層內的某些波長的發光干涉增強，可能導致激光2幾種激65不同點的發光在某個方向上的干涉增強導致該方向上可能產生激光，不同的角度可能產生的激光波長不同2幾種激光器的結構和原理不同點的發光在某個方向上的干涉增強導致該方向上可能產生激光，66AM11_003633有機半導體激光研究PPV光泵激發輻射模式和自發輻射模式AM11_003633有機半導體激光研究PPV光泵激發輻射67聚合物光泵激光器舉例激光器結構APL82_022033有機半導體激光研究條狀分布，光致發光聚合物光泵激光器舉例APL82_022033有機半導體激光68聚合物光泵激光APL82_022033有機半導體激光研究開始產生激射的泵浦能量密度：閾值激光性能：半高寬窄好能量密度w/th閾值聚合物光泵激光APL82_022033有機半導體激光研究開693有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射JAP84_04096DCM:紅光染料接受Alq發光DCM3有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射JAP84_070JAP84_040963有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射的器件結構平板波導結構雙異質節結構垂直微腔表面發射結構銀鏡面JAP84_040963有機半導體激光研究通過能量轉移產生713有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射能量輸入輸出關系平板波導結構垂直微腔表面發射結構JAP84_04096DHSW3有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射能量輸入輸出關723有機半導體激光研究通過能量轉移產生光泵受激輻射實物照片JAP84_040963有機半導體激光研究通過能量轉移產生光泵受激輻射實物照片J733有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_074APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生75APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生76APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生受激輻射APL71_022303有機半導體激光研究通過能量轉移產生773有機半導體激光研究SCIENCE279_00553光泵有機激光器件結構3有機半導體激光研究SCIENCE279_00553光泵有78SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激發強度下的光譜SCIENCE279_00553SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激79SCIENCE279_005533有機半導體激光研究使用壽命與光輸出SCIENCE279_005533有機半導體激光研究使用壽80SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激發強度的光譜以及激光的半峰寬SCIENCE279_005533有機半導體激光研究不同激813有機半導體激光研究APL72_02811聚合物柱狀光泵微激光器（有電極）3有機半導體激光研究APL72_02811聚合物柱狀光泵微82APL72_028113有機半導體激光研究聚合物光泵微激光器光譜APL72_028113有機半導體激光研究聚合物光泵微激光833有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器APL72_028113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器84PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器853有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器激發強度與光譜PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器86PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器件的聚合物光泵微激光器的PL和EL光譜PRB64_252113有機半導體激光研究可作為有機發光器87APL74_012063有機半導體激光研究OLED器件陣列及其不同方向的EL輸出光刻好的OLED的基底APL74_012063有機半導體激光研究OLED器件陣列883有機半導體激光研究APL74_01206OLED器件陣列結構示意圖3有機半導體激光研究APL74_01206OLED器件陣列89OLED器件陣列不同方向的EL光譜3有機半導體激光研究APL74_01206OLED器件陣列不同方向的EL光譜3有機半導體激光研究AP90APL69_04168.pdf3有機半導體激光研究由于單線態激子間的反應使Alq中隨激發光強度增強光致發光的效率可能下降APL69_04168.pdf3有機半導體激光研究由于單線913有機半導體激光研究強場電激發產生電吸收造成能量損失，阻礙有機半導體二極管激光器的實現吸收變化APL74_010573有機半導體激光研究強場電激發產生電吸收造成能量損失，阻礙92吸收譜3有機半導體激光研究APL74_01057吸收譜吸收譜3有機半導體激光研究APL74_01057吸收譜93電泵有機激光器件存在的問題：強場電激發產生電吸收造成能量損失，阻礙有機半導體二極管激光器的實現，可能的辦法是選擇合適的長壽命發光材料和脈沖驅動3有機半導體激光研究電泵有機激光器件存在的問題：3有機半導體激光研究94AP