Investigadores de Japón han demostrado que es posible un tipo de diodo láser largamente elusivo basado en semiconductores orgánicos, allanando el camino para una mayor expansión de los láseres en aplicaciones como biosensores, pantallas, atención médica y comunicaciones ópticas.
Considerado durante mucho tiempo un santo grial en el área de los dispositivos emisores de luz, los diodos láser orgánicos usan materiales orgánicos a base de carbono para emitir luz en lugar de los semiconductores inorgánicos, como el arseniuro de galio y el nitruro de galio, utilizados en dispositivos tradicionales.
Los láseres son en muchos aspectos similares a los diodos orgánicos emisores de luz OLED, en los que una capa delgada de moléculas orgánicas emite luz cuando se aplica electricidad. Los OLED se han convertido en una opción popular para pantallas de teléfonos inteligentes debido a su alta eficiencia y vibrantecolores, que pueden cambiarse fácilmente diseñando nuevas moléculas orgánicas.
Los diodos láser orgánicos producen una luz mucho más pura que permite aplicaciones adicionales, pero requieren corrientes que son magnitudes más altas que las utilizadas en los OLED para lograr el proceso de láser. Estas condiciones extremas causaron que los dispositivos previamente estudiados se descompongan mucho antes de que se pudiera observar el láser.
Para complicar aún más el progreso, las afirmaciones anteriores de láser generado eléctricamente a partir de materiales orgánicos resultaron ser falsas en varias ocasiones, y otros fenómenos se confundieron con láser debido a una caracterización insuficiente.
Pero ahora, los científicos del Centro de Investigación Orgánica de Fotónica y Electrónica OPERA en el informe de la Universidad de Kyushu en la revista Física Aplicada Express que tienen suficientes datos para demostrar de manera convincente que los diodos láser semiconductores orgánicos finalmente se han realizado.
"Creo que muchas personas en la comunidad estaban dudando si algún día veríamos realmente la realización de un diodo láser orgánico", dice Atula SD Sandanayaka, autor principal del artículo, "pero disminuyendo la velocidad en el desempeño variadolimitaciones con materiales mejorados y nuevas estructuras de dispositivos, finalmente lo logramos "
Un paso crítico en el láser es la inyección de una gran cantidad de corriente eléctrica en las capas orgánicas para lograr una condición llamada inversión de población. Sin embargo, la alta resistencia a la electricidad de muchos materiales orgánicos hace que sea difícil obtener suficientes cargas eléctricas en elmateriales antes de que se calienten y se quemen.
Además de eso, una variedad de procesos de pérdida inherentes a la mayoría de los materiales y dispositivos orgánicos que operan bajo altas corrientes disminuye la eficiencia, elevando aún más la corriente necesaria.
Para superar estos obstáculos, el grupo de investigación dirigido por el Prof. Chihaya Adachi utilizó un material orgánico emisor de luz BSBCz altamente eficiente con una resistencia relativamente baja a la electricidad y una baja cantidad de pérdidas, incluso cuando se inyectó con grandes cantidades deelectricidad. Pero tener el material adecuado solo no era suficiente.
También diseñaron una estructura de dispositivo con una rejilla de material aislante en la parte superior de uno de los electrodos utilizados para inyectar electricidad en las películas finas orgánicas. Se sabe que estas rejillas, llamadas estructuras de retroalimentación distribuida, producen los efectos ópticos necesarios paraláser, pero los investigadores lo llevaron un paso más allá.
"Al optimizar estas rejillas, no solo pudimos obtener las propiedades ópticas deseadas, sino también controlar el flujo de electricidad en los dispositivos y minimizar la cantidad de electricidad requerida para observar el láser de la película delgada orgánica", dice Adachi.
Los investigadores confían tanto en la promesa de estos nuevos dispositivos que fundaron la empresa emergente KOALA Tech Inc., abreviatura de Kyushu Organic Laser Technology Inc., el 22 de marzo de 2019 para acelerar la investigación y superar los obstáculos finalesrestante para usar los diodos láser orgánicos en aplicaciones comerciales.
Los miembros fundadores de KOALA Tech Inc., Prof. Chihaya Adachi, Dr. Jean-Charles Ribierre, Dr. Fatima Bencheikh y Dr. Takashi Fujihara, ahora están trabajando arduamente para mejorar el rendimiento de sus diodos láser orgánicos para lograr esto.La tecnología de emisión de luz orgánica más avanzada del mundo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kyushu . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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