Розроблено перший органічний напівпровідниковий лазер нового типу
Шотландські фізики виконали непросте завдання, виготовивши перший органічний напівпровідниковий лазер, який вимагає роботи окремого джерела світла. Повністю електричний лазер вийшов компактнішим, ніж попередні аналоги, і може діяти у видимій частині електромагнітного спектра. Це означає, що його можна застосовувати в датчиках і спектроскопах.
Перший органічний лазер, тобто зроблений з матеріалу на основі вуглецю, був створений у 1992 році. Однак він використовував окреме джерело світла для активного середовища, що робило конструкцію більш громіздкою. З того часу вчені намагалися знайти спосіб зробити органічні лазери, які б працювали тільки на електричному полі, але досягти цього не виходило, розповідає Physics World.
Існує дві основні стратегії для розробки та електричних органічних лазерів. Перша – з’єднувати електричні контакти з активним середовищем лазера та проводити через неї заряди. Однак такий лазер зробити складно, тому що заряди поглинають світло спектру люмінісценції матеріалу за допомогою так званих триплетних станів. Самі контакти також поглинають світло. Оскільки лазеру потрібно компенсувати втрати, абсорбція світла стає величезною проблемою.
Вчені з Університету св. Андрія пішли другим шляхом. Вони відокремили заряди, триплети та контакти від активного середовища. Для цього їм довелося зробити пульсуючий синій органічний світлодіод із рекордною інтенсивністю світловіддачі. Потім вони знайшли спосіб з’єднати все світло світлодіода в лазері, який вони виготовили з тонкого шару напівпровідного полімеру, що випромінює зелене світло.
«Спочатку ми виготовили OLED та лазерний резонатор окремо, перш ніж перенесли світлодіод, на підкладці завтовшки кілька мікрон, на поверхню лазерного хвилеводу, – пояснив Айфор Семюель, один із керівників проекту. — Акуратна інтеграція цих двох секцій була необхідна для активного середовища, щоб отримати інтенсивну електролюмінесценцію, що виникає всередині світлодіода».
Новий органічний напівпровідниковий лазер можна інтегрувати до медичних пристроїв, в яких використовуються лазери для діагностики або спостереження за симптомами. Без окремого джерела світла такий прилад стане більш практичним.
Повозившись з матеріалами, що входять до складу перовскітових світлодіодів, дешевших і найпростіших у виготовленні, ніж звичайні, вчені зі Стенфорда значно підвищили їхню яскравість, енергетичну ефективність та термін служби. Подальші дослідження дозволили ще більше підняти перші два показники за рахунок різкого скорочення останнього.
