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有机光功能材料因其分子可设计性、可溶液加工性能和其独特的光物理、光化学性能,近年来备受研究人员关注,并广泛应用在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机激光领域。有机晶体具有规则的外形和平整的晶面,可以形成内建光学微腔;另一方面,分子有序排列、纯净度较高、缺陷较少,载流子迁移率比无定形材料高两个数量级以上,是研究材料激光性能和实现电泵浦激光的良好载体。本论文以多功能有机激光器件制备与集成为目标,深入研究材料结构与性能的关系,取得以下创新研究成果: 一、发展了超声辅助再沉淀法,并将其用于制备有机激光材料BP1T微晶。所制备BP1T六边形微晶表面平整,可以作为良好的WGM光学微腔。在BP1T六边形微腔中,观察到了465nm处和495nm处受激发射竞争现象。能量依赖的光谱和理论计算表明,高泵浦密度使激发态高振动能级直接跃迁到基态的受激发射成为可能,这是内转换与超快受激辐射竞争的结果。利用双光束控制系统,成功地实现了有机多波长激光并将其用作光开关。这些结果为有机多波长激光在开关领域应用提供了新的思路。 二、通过控制前驱体溶液中BBOT和BODIPY的浓度,利用溶剂缓慢挥发法制备了BBOT-BODIPY异质结。荧光显微照片和选区电子衍射表明,异质结结构中,主干是由BBOT分子组成,分支由BODIPY分支组成。两者之间的晶格匹配相互作用在异质结形成过程中起重要作用。这种特殊的异质结结构不同于单组份纳米线,它可以提供更多的位点构筑有机光电器件。成功地在BBOT主干中实现室温激光,同时BBOT主干中发出的激光可以激发BODIPY分支并波导到分支端点,可以作为一个光路由器的模型。通过“铜网掩模板”的方法,在BODIPY分支上构筑金电极。通过自搭的光电一体化测试平台,发现当BBOT主干中激光强度增强时,BODIPY分支中电流也会随之升高。这个器件可以作为一个集成能量计的微型激光器,通过分支上的电流大小可以获知BBOT主干中输出光强大小。这对于实现有有机微纳器件多功能化和光电集成提供了新的思路。 三、利用喷雾法制备了有机聚合物圆盘,并将其用做谐振腔,实现了室温聚合物激光。通过溶剂喷雾方式,使得F8T2聚合物溶液可以均一分散在水溶液表面,形成圆盘液滴。圆盘液滴在溶剂挥发的过程中回缩,析出的聚合物以液滴为模板,生长成聚合物圆盘。TEM和AFM结果显示,所制备的聚合物圆盘中间厚,边缘略薄,中心厚度在380nm左右。边缘光滑的F8T2圆盘可以作为光学微腔,在实验中观察到聚合物微腔对其荧光光谱的调制作用。根据不同尺寸的圆盘模式峰间距的不同,发现其模式峰间距与聚合物圆盘的直径的倒数呈线性关系,表明其为良好的WGM微腔。在此基础上,利用飞秒激光泵浦,在F8T2圆盘中实现了室温激光。这种制备聚合物圆盘微腔的方法具有一定的普适性,利用这种方法分别制备了PFO,F8DTBT的圆盘,在强光泵浦下都可实现激光发射。喷雾法制备有机聚合物微腔展示了有机聚合物材料作为激光材料的易于加工的优势,同时,这种方法也为在界面处利用表面张力制备聚合物激光器提供了思路,为未来的打印激光和光学集成做了良好的铺垫。