電泵浦激光器及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種電泵浦激光器及其制備方法，電泵浦激光器包括自下而上疊置的透光基板、分布反饋光柵層、第一導(dǎo)電注入層、量子結(jié)構(gòu)層、第二導(dǎo)電注入層及反射電極層，量子結(jié)構(gòu)包括硫硒化銀合金核、包覆在所述硫硒化銀合金核表面的硒化銀殼和包覆在所述硒化銀殼表面的硫硒化銀合金殼，且硒化銀殼為量子限域?qū)樱槐景l(fā)明專利技術(shù)利用量子結(jié)構(gòu)作為光增益介質(zhì)，該量子結(jié)構(gòu)電子和空穴注入效率高，增益帶寬較寬，增益壽命長(zhǎng)，環(huán)境友好，發(fā)射波長(zhǎng)位于近紅外波段，基于該量子結(jié)構(gòu)配以合適的腔結(jié)構(gòu)可獲得電泵浦、低閾值、發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)、環(huán)境友好的近紅外激光器。環(huán)境友好的近紅外激光器。環(huán)境友好的近紅外激光器。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
電泵浦激光器及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體光電子器件的
，涉及一種電泵浦激光器及其制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]受益于量子限域效應(yīng)，量子限域材料作為光增益材料展現(xiàn)出了多種優(yōu)越的性能，例如發(fā)射波長(zhǎng)隨尺寸可調(diào)、溫度不敏感的光增益閾值和潛在的低閾值。但是量子限域材料的光增益主要來(lái)自多激子增益，快速的多激子俄歇復(fù)合嚴(yán)重限制了量子限域材料的光增益壽命和帶寬，使其難以實(shí)現(xiàn)電泵浦的激光發(fā)射。
[0003]最常見(jiàn)的抑制俄歇復(fù)合的方法是在小尺寸（量子限域）的量子點(diǎn)核外生長(zhǎng)厚（類似于體材料的）的殼層來(lái)增加體積和減少電子和空穴的波函數(shù)重疊程度。這種方法確實(shí)能顯著地抑制俄歇復(fù)合，增加光增益的壽命和帶寬，但是厚的類似于體材料的殼層會(huì)嚴(yán)重減慢電子和空穴的注入速度，使大量的電子和空穴在類似于體材料的殼層內(nèi)復(fù)合或被表面缺陷捕獲，而無(wú)法有效地注入到量子限域的核內(nèi)，這使得無(wú)法使用厚殼量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電泵浦的激光發(fā)射。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本專利技術(shù)的目的在于提供一種電泵浦激光器及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中難以通過(guò)現(xiàn)有的核殼量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電泵浦的激光發(fā)射的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本專利技術(shù)提供一種電泵浦激光器，所述電泵浦激光器包括：自下而上疊置的透光基板、分布反饋光柵層、第一導(dǎo)電注入層、量子結(jié)構(gòu)層、第二導(dǎo)電注入層及反射電極層，所述量子結(jié)構(gòu)層中的量子結(jié)構(gòu)包括硫硒化銀合金核、包覆在所述硫硒化銀合金核表面的硒化銀殼和包覆在所述硒化銀殼表面的硫硒化銀合金殼，且所述硒化銀殼為量子限域?qū)印?br/>[0006]可選地，所述硫硒化銀合金核的半徑為4~6納米；所述硒化銀殼的厚度為1~3納米；所述硫硒化銀合金殼的厚度為2~4納米。
[0007]可選地，所述硫硒化銀合金核和所述硫硒化銀合金殼中硫元素占硫硒元素之和的物質(zhì)的量的比為20%~40%。
[0008]可選地，所述量子結(jié)構(gòu)層由所述量子結(jié)構(gòu)密堆構(gòu)成，且所述量子結(jié)構(gòu)的堆積密度為0.5~0.7。
[0009]可選地，所述量子結(jié)構(gòu)層為混合層，所述混合層包括所述量子結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電粒子，所述導(dǎo)電粒子占所述混合層的體積比為20%~40%。
[0010]可選地，所述分布反饋光柵層包括ITO分布反饋光柵層、FTO分布反饋光柵層、AZO分布反饋光柵層、ICO分布反饋光柵層及IWO分布反饋光柵層中的一種或組合；所述第一導(dǎo)電注入層包括電子注入層，所述第二導(dǎo)電注入層包括空穴注入層，或所述第一導(dǎo)電傳輸層包括空穴注入層，所述第二導(dǎo)電傳輸層包括電子注入層，其中，所述空穴注入層包括Spiro
?
OMeTAD層、TCTA層、PEDT：PSS層、PEODT：PSS層、PTAA層、NiO層、CuSCN層及P3HT層中的一種或組合；所述電子注入層包括ZnO層、PC
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BM層、SnO2層及TiO2層中的一種或組合；所述反射電極層包括金層、鋁層、銅層、鉬層、鈦層、銀層、鉭層、鎢層、鉻層及鉑層中的一種或組合。
[0011]本專利技術(shù)還提供一種電泵浦激光器的制備方法，包括以下步驟：提供透光基板；于所述透光基板上形成分布反饋光柵層；于所述分布反饋光柵層上形成第一導(dǎo)電注入層；于所述第一導(dǎo)電注入層上形成量子結(jié)構(gòu)層，所述量子結(jié)構(gòu)層中的量子結(jié)構(gòu)包括硫硒化銀合金核、包覆在所述硫硒化銀合金核表面的硒化銀殼和包覆在所述硒化銀殼表面的硫硒化銀合金殼，且所述硒化銀殼為量子限域?qū)樱挥谒隽孔咏Y(jié)構(gòu)層上形成第二導(dǎo)電注入層；于所述第二導(dǎo)電注入層上形成反射電極層。
[0012]可選地，制備的所述量子結(jié)構(gòu)中所述硫硒化銀合金核的半徑為4~6納米；所述硒化銀殼的厚度為1~3納米；所述硫硒化銀合金殼的厚度為2~4納米；所述硫硒化銀合金核和所述硫硒化銀合金殼中硫元素占硫硒元素之和的物質(zhì)的量的比為20%~40%。
[0013]可選地，制備的所述量子結(jié)構(gòu)層為由所述量子結(jié)構(gòu)密堆構(gòu)成，其中，制備所述量子結(jié)構(gòu)層的步驟包括：采用金屬有機(jī)法制備硫硒化銀合金核；利用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法，在所述硫硒化銀合金核的表面包覆硒化銀殼，以及在所述硒化銀殼的表面包覆硫硒化銀合金殼，分散在分散液中，并涂覆到所述第一導(dǎo)電注入層上；進(jìn)行退火，獲得所述量子結(jié)構(gòu)層。
[0014]可選地，制備的所述量子結(jié)構(gòu)層為包括所述量子結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電粒子的混合層，制備所述量子結(jié)構(gòu)層的步驟包括：采用金屬有機(jī)法制備硫硒化銀合金核；利用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法，在所述硫硒化銀合金核的表面包覆硒化銀殼，以及在所述硒化銀殼的表面包覆硫硒化銀合金殼，獲得油溶性的量子結(jié)構(gòu)分散液；通過(guò)配體置換將油溶性的所述量子結(jié)構(gòu)分散液轉(zhuǎn)換為水溶性的所述量子結(jié)構(gòu)分散液；將含有導(dǎo)電粒子的溶膠添加到水溶性的所述量子結(jié)構(gòu)分散液中，并涂覆到所述第一導(dǎo)電注入層上，獲得混合層。
[0015]如上所述，本專利技術(shù)的電泵浦激光器及其制備方法，電泵浦激光器包括自下而上疊置的透光基板、分布反饋光柵層、第一導(dǎo)電注入層、量子結(jié)構(gòu)層、第二導(dǎo)電注入層及反射電極層，量子結(jié)構(gòu)包括硫硒化銀合金核、包覆在所述硫硒化銀合金核表面的硒化銀殼和包覆在所述硒化銀殼表面的硫硒化銀合金殼，且硒化銀殼為量子限域?qū)印?br/>[0016]利用工程設(shè)計(jì)的量子結(jié)構(gòu)作為光增益介質(zhì)，該量子結(jié)構(gòu)的電子和空穴最低能級(jí)都位于量子限域的硒化銀殼中，該量子結(jié)構(gòu)電子和空穴注入效率高、增益帶寬、增益壽命長(zhǎng)。
[0017]量子結(jié)構(gòu)中的硒化銀和硫硒化銀都為低毒的環(huán)境友好材料，且量子限域的硒化銀殼的發(fā)射波長(zhǎng)位于近紅外波段，使用該結(jié)構(gòu)作為光增益介質(zhì)，配以合適的腔結(jié)構(gòu)可獲得電
泵浦的低閾值的環(huán)境友好的近紅外激光器。
[0018]量子結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電粒子混合可以鈍化量子結(jié)構(gòu)的表面，抑制表面缺陷捕獲和表面缺陷導(dǎo)致的俄歇復(fù)合，也可以提高該混合層的導(dǎo)電性，提高載流子注入效率。
[0019]分布反饋光柵的諧振波長(zhǎng)落在量子結(jié)構(gòu)的寬增益帶內(nèi)，通過(guò)改變分布反饋光柵的諧振波長(zhǎng)可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)激光器的輸出波長(zhǎng)。
[0020]從而，本專利技術(shù)可提供了一種電泵浦、低閾值、發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)、環(huán)境友好的近紅外激光器。
附圖說(shuō)明
[0021]圖1顯示為本專利技術(shù)實(shí)施例中電泵浦激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2顯示為本專利技術(shù)實(shí)施例中量子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3顯示為本專利技術(shù)實(shí)施例中量子結(jié)構(gòu)的能級(jí)圖。
[0024]圖4顯示為單激子增益帶產(chǎn)生的機(jī)制圖。
[0025]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明100
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透光基板；200
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分布反饋光柵層；300
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第一導(dǎo)電注入層；400
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量子結(jié)構(gòu)層；410
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量子結(jié)構(gòu)；411
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硫硒化銀合金核；412
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硒化銀殼；413
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硫硒化銀合金殼；500
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第二導(dǎo)電注入層；600
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反射電極層。
具體實(shí)施方式
[0026]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本專利技術(shù)的實(shí)施方式本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電泵浦激光器，其特征在于：所述電泵浦激光器包括自下而上疊置的透光基板、分布反饋光柵層、第一導(dǎo)電注入層、量子結(jié)構(gòu)層、第二導(dǎo)電注入層及反射電極層，所述量子結(jié)構(gòu)層中的量子結(jié)構(gòu)包括硫硒化銀合金核、包覆在所述硫硒化銀合金核表面的硒化銀殼和包覆在所述硒化銀殼表面的硫硒化銀合金殼，且所述硒化銀殼為量子限域?qū)印?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泵浦激光器，其特征在于：所述硫硒化銀合金核的半徑為4~6納米；所述硒化銀殼的厚度為1~3納米；所述硫硒化銀合金殼的厚度為2~4納米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泵浦激光器，其特征在于：所述硫硒化銀合金核和所述硫硒化銀合金殼中硫元素占硫硒元素之和的物質(zhì)的量的比為20%~40%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泵浦激光器，其特征在于：所述量子結(jié)構(gòu)層由所述量子結(jié)構(gòu)密堆構(gòu)成，且所述量子結(jié)構(gòu)的堆積密度為0.5~0.7。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泵浦激光器，其特征在于：所述量子結(jié)構(gòu)層為混合層，所述混合層包括所述量子結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電粒子，所述導(dǎo)電粒子占所述混合層的體積比為20%~40%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泵浦激光器，其特征在于：所述分布反饋光柵層包括ITO分布反饋光柵層、FTO分布反饋光柵層、AZO分布反饋光柵層、ICO分布反饋光柵層及IWO分布反饋光柵層中的一種或組合；所述第一導(dǎo)電注入層包括電子注入層，所述第二導(dǎo)電注入層包括空穴注入層，或所述第一導(dǎo)電傳輸層包括空穴注入層，所述第二導(dǎo)電傳輸層包括電子注入層，其中，所述空穴注入層包括Spiro
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OMeTAD層、TCTA層、PEDT：PSS層、PEODT：PSS層、PTAA層、NiO層、CuSCN層及P3HT層中的一種或組合；所述電子注入層包括ZnO層、PC
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BM層、SnO2層及TiO2層中的一種或組合；所述反射電極層包括金層、鋁層、銅層、鉬層、鈦層、銀層、鉭層、鎢層、鉻...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何云，劉桂芝，羅衛(wèi)國(guó)，馬丙乾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：無(wú)錫麟力科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：