英破解塑料激光二極管制造難題
2008-06-17 來源：中國聚合物網(wǎng)
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科技日報訊 英國帝國理工學(xué)院科學(xué)家在近期《自然•材料》雜志上發(fā)表文章稱，他們通過對一種被稱為PFO的塑料材質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)進行改進，最終解決了塑料激光二極管的制造難題。這意味著以塑料半導(dǎo)體作為材質(zhì)的激光二極管有望很快應(yīng)用于CD播放器等電子產(chǎn)品中。
目前在各類電子產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用的激光二極管都是由無機半導(dǎo)體材料制成的，如砷化鎵、氮化鎵及其相關(guān)合金等。電流的正負(fù)電荷在激光二極管的材料內(nèi)部相結(jié)合產(chǎn)生出激光發(fā)生需要的初始光，之后，初始光被驅(qū)動多次來回穿梭于半導(dǎo)體材料，并且每穿過一次光強都會增加，那么一段時間以后，一束發(fā)散性小、強度高、定向性好的激光束就產(chǎn)生了。
在過去的20年里，盡管在有機分子半導(dǎo)體領(lǐng)域里也取得了很多的成就，例如一系列特別塑料的產(chǎn)生以及很多基于該類塑料的重要設(shè)備都得到了成功的應(yīng)用，其中包括發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管以及光敏二極管等。然而，塑料激光二極管卻在近十幾年里沒有取得任何的突破。直到現(xiàn)在，人們?nèi)匀黄毡檎J(rèn)為塑料半導(dǎo)體激光二極管幾乎不可能生產(chǎn)出來，主要因為這一領(lǐng)域有一個重大阻礙：一種既可以維持足夠大電流又可以提供有效初始光的塑料材質(zhì)至今沒有被發(fā)現(xiàn)或發(fā)明。
現(xiàn)在，帝國理工學(xué)院的科學(xué)家們找到了符合要求的材料。他們對日本住友化學(xué)公司合成的、與藍光塑料PFO密切關(guān)聯(lián)的塑料進行了研究，通過輕微改變該塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)出一種新型材料，可以比原材料多傳遞200倍的電荷卻不會損耗它的發(fā)光效能，同時也提高了激光的產(chǎn)生能力。
該研究小組帶頭人，帝國理工學(xué)院物理系多納爾•布拉德利教授說：“這是一次真正的突破。此前的研究大多是為電子設(shè)備和光電子設(shè)備設(shè)計聚合物，只涉及到加強材料的一種特質(zhì)。然而，結(jié)果并不理想，因為當(dāng)人們嘗試去提高塑料半導(dǎo)體的發(fā)光性能時，導(dǎo)電性能會受到損害，而提高導(dǎo)電性能就會影響其發(fā)光性能！
研究小組成員保羅•斯塔夫里諾補充說，對PFO結(jié)構(gòu)的修改則使研究人員成功地協(xié)調(diào)了這兩個先前水火不容的特性，這意味著塑料發(fā)光二極管將成為現(xiàn)實。
塑料激光二極管的優(yōu)勢并不僅僅在于它的生產(chǎn)成本低廉以及其易整合的特性，它將比目前的激光二極管擁有更多優(yōu)點。目前可用的激光二極管不能涵蓋所有的可見光譜，這限制了顯示器和分光鏡的應(yīng)用，而應(yīng)用于波導(dǎo)和光學(xué)纖維的標(biāo)準(zhǔn)塑料則可以覆蓋全部波長。這種新型塑料激光二極管也能夠產(chǎn)生從近紫外到近紅外的更廣泛的波長。
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