(57)【要約】【課題】  ピンホール等のない、成膜性に優れた有機半導体レーザを提供する。【解決手段】少なくとも、基板１上に陽電極層２、発光層３、陰電極層４が、順次積層された構成を有し、前記発光層３に、所定の化学構造を有する高分子材料を含有させた有機半導体レーザを提供する。【選択図】図１
2006253221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、陽電極層、発光層、陰電極層が、順次積層された有機半導体レーザであって、
前記発光層に、少なくとも下記一般式（１）で示される高分子材料が、含有されていることを特徴とする有機半導体レーザ。
【化１】
2006253221.tif 000009
但し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4は、それぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、またはアルコキシ基、もしくはアルキルチオ基から選択される基を表す。
ｘ、ｙ、ｚ、ｗは、それぞれ独立に０から４の整数を表す。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4が、各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。
Ａｒ2は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式および縮合多環式芳香族炭化水素基を表し、Ａｒ1は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式、及び縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基を表す。
【請求項２】
少なくとも、陽電極層、発光層、陰電極層が、順次積層された有機半導体レーザであって、
前記発光層に、少なくとも下記一般式（２）で示される高分子材料が、含有されていることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体レーザ。
【化２】
2006253221.tif 000010
但し、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9は、それぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、またはアルコキシ基、もしくはアルキルチオ基から選択される基を表す。
ｖは０から５の整数を表す。
ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ独立に０から４の整数を表す。
Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。
Ａｒ3は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式および縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基を表す。
【請求項３】
前記陽電極層と、発光層との間に、正孔輸送層が設けられ、
前記発光層と、陰電極層との間に、電子輸送層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機半導体レーザ。
【請求項４】
前記正孔輸送層の膜厚が、１００〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体レーザ。
【請求項５】
前記電子輸送層の膜厚が、１００〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体レーザ。
【請求項６】
前記陽電極層と、前記発光層との間に、反射層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【請求項７】
前記発光層と、前記陰電極層との間に、反射層が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の有機半導体レーザ。
【請求項８】
前記陽電極層の一方の面に共振器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【請求項９】
陰電極層は、前記基板上において、少なくとも前記陽電極層と、前記発光層とを介在して設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【請求項１０】
前記発光層が、正孔輸送物質を含有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【請求項１１】
前記発光層が、電子輸送物質を含有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【請求項１２】
前記発光層が、正孔輸送物質及び電子輸送物質を含有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【請求項１３】
前記発光層が、湿式法により成膜されたものであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機高分子材料を用いた電流励起型有機半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の実現のためには、高速、大容量の光通信技術が必要不可欠であり、この技術を支える重要なデバイスの一つがレーザである。
現在、無機半導体レーザが使用されているが、今後においては、複雑な製造プロセスによるコスト高を解決することが重要な課題となっている。
【０００３】
一方、近年においては、有機電界発光（ＥＬ）素子が開発され、携帯電話のカラー表示パネル等に利用可能であるとされている。
有機ＥＬは、無機半導体に比べて素子構造が簡単であるにもかかわらず、多色の発光が可能である。
特に、無機半導体レーザで得られる光の波長（一般に６２０ｎｍ〜８００ｎｍ）に比べ、短波長（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）の光が得られることから、たとえば大容量化（高記録密度化）が可能となる等、様々な分野への応用が期待できることから、今後、有機半導体レーザへの発展が期待され、これまでも多数の研究、報告がされている（例えば、下記特許文献１、下記非特許文献１乃至３参照。）。
【０００４】
しかし、従来において、開示されている有機半導体レーザでは、発光材料として低分子化合物を用いていることから、真空プロセスによる成膜工程が必須となり、やはり無機半導体レーザと同様に複雑な製造プロセスを必要としている。
また、これら有機低分子化合物を用いた真空蒸着法による成膜工程においては、微結晶性の多結晶薄膜を形成してしまい、これに伴いピンホール等が発生してしまい、均一な薄膜を効率よく形成することが困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５６５３６号公報
【非特許文献１】S.R.Forrest,et al.,Nature389,362(1997)
【非特許文献２】R.E.Slusher,et al.,Appl.Phys.Lett.71,2230(1997)
【非特許文献３】S.R.Forrest,et al.,Phys.Lett.72,144(1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の問題に鑑み、本発明においては、無機半導体レーザのように真空プロセスにより有機薄膜層を製膜する必要がなく、また、ピンホール等のない、成膜性に優れた有機半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明においては、少なくとも、陽電極層、発光層、陰電極層が、順次積層された構成を有し、前記発光層に、少なくとも下記一般式（１）で示される高分子材料が、含有されているものとした有機半導体レーザを提供する。
【０００８】
【化３】
2006253221.tif 000003
【０００９】
但し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4は、それぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、またはアルコキシ基、もしくはアルキルチオ基から選択される基を表す。
ｘ、ｙ、ｚ、ｗは、それぞれ独立に０から４の整数を表す。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4が、各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。
Ａｒ2は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式および縮合多環式芳香族炭化水素基を表し、Ａｒ1は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式、及び縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基を表す。
【００１０】
請求項２に係る発明においては、少なくとも、陽電極層、発光層、陰電極層が、順次積層された構成を有し、前記発光層に、少なくとも下記一般式（２）で示される高分子材料が、含有されているものとした有機半導体レーザを提供する。
【００１１】
【化４】
2006253221.tif 000004
【００１２】
但し、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9は、それぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、またはアルコキシ基、もしくはアルキルチオ基から選択される基を表す。
ｖは０から５の整数を表す。
ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ独立に０から４の整数を表す。
Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。
Ａｒ3は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式および縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基を表す。
【００１３】
請求項３に係る発明においては、前記陽電極層と、発光層との間に、正孔輸送層が設けられ、前記発光層と、陰電極層との間に、電子輸送層が設けられている構成の、請求項１又は２に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００１４】
請求項４に係る発明においては、前記正孔輸送層の膜厚が、１００〜２０００ｎｍであるものとした請求項３に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００１５】
請求項５に係る発明においては、前記電子輸送層の膜厚が、１００〜２０００ｎｍであるものとした請求項３に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００１６】
請求項６に係る発明においては、前記陽電極層と、前記発光層との間に、反射層が設けられている構成とした請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００１７】
請求項７に係る発明においては、前記発光層と、前記陰電極層との間に、反射層が設けられている構成とした請求項６に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００１８】
請求項８に係る発明においては、前記陽電極層の一方の面に共振器が設けられている構成とした請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００１９】
請求項９に係る発明においては、陰電極層が、前記基板上において、少なくとも前記陽電極層と、前記発光層とを介在して設けられているものとした請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００２０】
請求項１０に係る発明においては、前記発光層が、正孔輸送物質を含有しているものとした請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００２１】
請求項１１に係る発明においては、前記発光層が、電子輸送物質を含有しているものとした請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００２２】
請求項１２に係る発明においては、前記発光層が、正孔輸送物質及び電子輸送物質を含有しているものとした請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【００２３】
請求項１３に係る発明においては、前記発光層が、湿式法により成膜されたものとする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機半導体レーザを提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発光層に、所定の高分子材料を用いたことから、用意な工程により作製可能で、実用性に優れた有機半導体レーザを得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の電界発光素子について、以下、図を参照して説明する。
なお、下記において説明する図１〜図４は、本発明の有機半導体レーザの一例の概略断面図である。
【００２７】
図１に示すように、本発明の有機半導体レーザは、基板１上に、少なくとも陽電極層２、発光層３、陰電極層４が、順次積層された構成を有しており、陽電極層２と発光層３と陰電極層４からなる積層体は、基板１上に、陽電極層２が基板１と接するように（陰電極層４が、陽電極２と発光層３との積層体を介して）形成されている。
【００２８】
本発明の有機半導体レーザは、上記のような構成を有しているので、基板１上に設けられた陽電極層２から発光層３へ正孔が注入され、また、陰電極層４から発光層３に電子が注入され、発光層３内で上記正孔および上記電子が再結合することにより光が得られる。この光は反射可能な層間（具体的には、陽電極層２と発光層３との接触面、及び／又は発光層３と陰電極層４との接触面）で、反射を繰り返すことにより増幅され、レーザ光として放出される。
【００２９】
基板１としては、一般的にガラス、プラスチックフィルム等を用いることができる。
陽電極層２は、発光層３に（後述するように、正孔輸送層を設けた場合は正孔輸送層を通して発光層３に）正孔を注入する作用を有する。このため、陽電極層２は、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、又はその合金、電気導電性化合物及びこれらの混合物により形成することが好ましい。このような電極材料の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性材料が挙げられる。
陽電極層２の膜厚は、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。陽電極層２の成膜方法としては蒸着、スパッタリング等、従来公知の方法を用いることができる。
【００３０】
陰電極層４は、発光層３に（後述するように、電子輸送層を設けた場合は電子輸送層を通して発光層３に）電子を注入する作用を有する。このため、陰電極層４は、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属又はその合金、電気導電性化合物及びこれらの混合物により形成することが好ましい。このような電極材料の具体例としては、Ｎａ、Ｎａ・Ｋ合金、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｇ／Ｃｕ混合物、Ｍｇ・Ａｇ合金、Ａｌ・Ｌｉ合金、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、Ｉｎ、希土類金属等が挙げられる。
陰電極層４の膜厚は、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。陰電極層の成膜方法としては蒸着、スパッタリング等、従来公知の方法を用いることができる。
【００３１】
発光層３は陽電極層２から注入された正孔と、陰電極層４から注入された電子とを再結合させることにより光を発生する作用を有する。
以下、発光層３について詳細に説明する。
発光層３には、少なくとも、下記一般式（１）で表される高分子材料が含有されているものとする。これにより、本発明の有機半導体レーザは、簡易な製造プロセスをもって容易に作製することができる。
【００３２】
【化５】
2006253221.tif 000005
【００３３】
但し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4は、それぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、またはアルコキシ基、もしくはアルキルチオ基から選択される基を表す。
ｘ、ｙ、ｚ、ｗは、それぞれ独立に０から４の整数を表す。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ4が、各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。
Ａｒ2は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式および縮合多環式芳香族炭化水素基を表し、Ａｒ1は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式、及び縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基を表す。
【００３４】
なお、上記重合体は、芳香環上に置換基を有していてもよく、溶解性の向上の観点からはアルキル基やアルコキシ基等が好適である。
置換基の炭素数が増加すれば溶解性はより向上するが、その反面キャリア移動度は低下してしまうため、溶解性が損なわれない範囲で所望の特性が得られるような置換基を選択することが好ましい。
その場合の好適な置換基の例としては炭素数が１〜２５のアルキル基、及びアルコキシ基が挙げられる。
更に好適には、炭素数が１〜１８のアルキル基及びアルコキシ基が挙げられる。
これら置換基は、同一のものを複数導入してもよいし、異なるものを複数導入してもよい。
また、これらのアルキル基及びアルコキシ基は、さらにハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、または炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。
【００３５】
アルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、t−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、３，７−ジメチルオクチル基、２−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、２−シアノエチル基、ベンジル基、４−クロロベンジル基、４−メチルベンジル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
アルコキシ基、またはアルキルチオ基としては、上記アルキル基の結合位に酸素原子または硫黄原子を挿入してアルコキシ基またはアルキルチオ基としたものが挙げられる。
【００３６】
上記重合体は、アルキル基やアルコキシ基またはアルキルチオ基の存在により、溶媒への溶解性が向上する。溶解性を向上させることは、フィルムの湿式成膜過程の製造許容範囲が大きくなることから重要である。
例えば塗工溶媒の選択肢の拡大、溶液調製時の温度範囲の拡大、溶媒の乾燥時の温度及び圧力範囲の拡大となり、これらプロセッシビリティーの高さにより、結果的に高純度で均一性の高い高品質な薄膜が得られる可能性が高くなる。
【００３７】
前記一般式における置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基としては、単環基、多環基（縮合多環基、非縮合多環基）のいずれでもよい。
具体的には、フェニル基、ナフチル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基等が挙げられる。また、これら芳香族炭化水素基は以下に示す置換基を有していてもよい。
【００３８】
（１）ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基。
（２）炭素数１〜２５の無置換もしくは置換のアルキル基、アルコキシ基。
（３）アリールオキシ基。（アリール基としてフェニル基、ナフチル基を有するアリールオキシ基が挙げられる。これは、炭素数１〜２５の無置換もしくは置換のアルキル基、炭素数１〜２５の無置換もしくは置換のアルコキシ基、又はハロゲン原子を置換基として含有してもよい。具体的には、フェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−メトキシフェノキシ基、４−クロロフェノキシ基、６−メチル−２−ナフチルオキシ基等が挙げられる。
（４）置換メルカプト基又はアリールメルカプト基。（置換メルカプト基又はアリールメルカプト基としては、具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、p−メチルフェニルチオ基等が挙げられる。
（５）アルキル置換アミノ基。（具体的には、ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリル）アミノ基、ジベンジルアミノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、ユロリジル基等が挙げられる。）
（６）アシル基。（アシル基としては、具体的にはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、マロニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。）
【００３９】
一般式（１）に示した重合体のうち、より好ましい態様を、下記一般式（２）に示す。
【００４０】
【化６】
2006253221.tif 000006
【００４１】
但し、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9は、それぞれ独立にハロゲン原子、置換もしくは無置換の、直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、またはアルコキシ基、もしくはアルキルチオ基から選択される基を表す。
ｖは０から５の整数を表す。
ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ独立に０から４の整数を表す。
Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9が各々複数存在する場合には、同一でも別異でもよい。
Ａｒ3は、置換または無置換の単環式、非縮合多環式および縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基を表す。
【００４２】
上記一般式（１）、（２）に示される繰り返し単位を含む化合物の製造方法について説明する。
例えば、アルデヒドとホスホネートを用いたWittig-Horner反応、アルデヒドとホスホニウム塩を用いたWittig反応、ビニル置換体とハロゲン化物を用いたHeck反応、アミンとハロゲン化物を用いたUllmann反応等が適用できる。
【００４３】
上記一般式に示される重合体の分子量は、ポリスチレン換算数平均分子量で１０００〜１００００００が好ましく、２０００〜５０００００がより好ましい。
分子量が小さすぎると、成膜時にひびが入ったりして実用性に乏しくなる。
また、分子量が大きすぎる場合は一般溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工が困難になり、やはり実用性に乏しくなる。
【００４４】
発光層３は、前述した高分子材料を含有するものであるが、電気的特性の向上等を目的として、成膜する際、後述する電子輸送材料や正孔輸送材料を高分子材料と共に含有させてもよい。
発光層の膜厚は特には制限はなく、適宜選択できるが、通常は５〜５００ｎｍの範囲内とするのが好ましい。
【００４５】
発光層３は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット工法、ディッピング塗工法等の公知の方法によって簡便に薄膜化することができる。
なお、本発明において適用した上記一般式（１）、（２）の重合体は、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、ジクロロベンゼン、キシレン等の有機溶媒に容易に溶解する。従って、高分子材料を溶解できる適当な溶媒により適当な濃度の溶液を作製し、これを用いて上記方法等により塗工すれば、発光層３を容易に形成できる。
【００４６】
本発明の有機半導体レーザの他の一例の概略構成を図２に示す。
図２においては、陽電極層２と発光層３との間に、正孔輸送層５が設けられ、発光層３と陰電極層４との間に電子輸送層６が設けられている。
このような構成とすると、陽電極層２と陰電極層４との間に電圧を印加することにより発光層３で光を発生させ、当該光を正孔輸送層５と発光層３との接触面及び／又は該電子輸送層６と発光層３との接触面で全反射を繰り返すことにより増幅させてから、該光を発光層３の端部から放出させることができる。
【００４７】
正孔輸送層５を形成する材料としては、例えば、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリビニルカルバゾール誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー等が挙げられる。
【００４８】
電子輸送層６を形成する材料としては、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アンドラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
また、特開昭５９−１９４３９３号公報に開示されている一連の電子伝達性化合物も、電子輸送材料として適用できる。
更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として適用できる。
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも電子輸送材料として適用できる。
また、ジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として適用でき、更には、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として適用できる。
【００４９】
上述したような各種電子輸送材料から構成される電子輸送層６には、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属、及びアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属のフッ化物、塩化物、ヨウ化物などの化合物からなる電子供与性ドナーを０．１〜３０モル％ドーピングすることが好ましい。
【００５０】
上述した電子輸送層５、及び正孔輸送層６の成膜は、スピンコート法、キャスト法、蒸着法、スパッタリング法等、従来公知の方法をいずれも適用できるが、特に蒸着法が好適である。
【００５１】
正孔輸送層５の膜厚は、１００〜２０００ｎｍが好ましく、２００〜５００ｎｍであることがより好ましい。
また、電子輸送層６の膜厚は、１００〜２０００ｎｍが好ましく、２００〜５００ｎｍがより好ましい。
正孔輸送層５の膜厚、電子輸送層６の膜厚が、上記範囲内であれば、正孔輸送層５と発光層３との接触面において発光層３で発光した光を全反射させ、レーザ光を得ることができる。
正孔輸送層５や電子輸送層６の膜厚が薄すぎると、接触面で発光した光を全反射させレーザ光を得ることができないおそれがあり、厚すぎると電子や正孔の輸送能力が低下するおそれがある。
【００５２】
本発明の有機半導体レーザにおいては、図３に示すように、陽電極層２と発光層３との間に、反射層７を設けることが好ましい。
このように反射層７を設けることにより、光がこの反射層７と陰電極層４との間で反射を繰り返し、増幅するので（導波路効果）、有機半導体レーザの端面から増幅されたレーザ光を取り出すことができる。
かかる観点からは、発光層３と陰電極層４との間にも反射層（図示はしない。）が設けられていることが好ましい。
【００５３】
反射層７の形成材料は、反射率の高い金属が好適であり、金属の具体例としては、上記に示した陰電極層４に適用できるものと同様のものが挙げられる。
【００５４】
本発明の有機半導体レーザにおいては、より効率的に増幅されたレーザ光を得るために、陽電極層２の一方の面に、共振器が設けられていることが好ましい。
具体的には、図４に示すように、基板１上に共振器８を設け、共振器８上に陽電極層２、発光層３、陰電極層４がこの順で積層することが好ましい。
【００５５】
共振器８は、陽電極層２上（陽電極層２と発光層３の間）に設けてもよい。
これにより、発光層３で発生した光は、共振器内の回折格子導波路内で増幅、反射され、効率よくレーザ光として取り出される。
【００５６】
共振器構造としては、具体的に、ＤＦＢ（Distributed Feedback）やＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）といった分布帰還型共振器を用いることが好ましい。
これら共振器を得るための回折格子は従来公知のリソグラフィー技術により作製が可能である。
【００５７】
なお、図２〜４に示す態様においても、基板１の上に陽電極層２等からなる積層体を、陽電極層２側を基板１に向けて（陰電極層４側を基板１の反対側に向けて）形成することが好ましく、基板１を構成する材料としては、図１の態様において説明したものが好ましく用いられる。
【実施例】
【００５８】
次に、具体的な実施例を挙げて本発明の有機半導体レーザについて説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
【００５９】
〔実施例１〕
膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に有機ポジ形フォトレジストを塗布し、リソグラフィー法により５００ｎｍピッチの回折格子（共振器）を作製した。
この上に正孔輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を、膜厚２５０ｎｍで蒸着し、その後、下記式（３）で示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用して、上記ＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを２５０ｎｍ蒸着し、その後、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍ形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、レーザ光が放出されることを確認した。
【００６０】
【化７】
2006253221.tif 000007
【００６１】
〔実施例２〕
膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを２５０ｎｍの膜厚で蒸着したのち、上記式（３）で示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し、発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後、電子輸送層として、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを、２５０ｎｍの膜厚で蒸着し、その後、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍ形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６２】
〔実施例３〕
膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に正孔輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を膜厚２５０ｎｍで蒸着した後、下記式（４）で示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し、発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを、膜厚２５０ｎｍで蒸着した後に、陰電極層として、ＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６３】
【化８】
2006253221.tif 000008
【００６４】
〔実施例４〕
膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に正孔輸送層としてＴＰＤを２５０ｎｍを蒸着した後、上記式（４）に示される高分子材料と５ｗｔ％のトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、及び５ｗｔ％のＴＰＤを混合した１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し、発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）を２５０ｎｍ蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６５】
〔実施例５〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを１００ｎｍの膜厚に蒸着した後、上記式（３）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを２５０ｎｍの膜厚に蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６６】
〔実施例６〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを２５０ｎｍの膜厚に蒸着したのち、上記式（３）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを１００ｎｍの膜厚に蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６７】
〔実施例７〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを１８００ｎｍの膜厚に蒸着したのち、上記式（４）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として、２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを２５０ｎｍの膜厚に蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６８】
〔実施例８〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを２５０ｎｍの膜厚に蒸着したのち、上記式（４）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを１８００ｎｍ蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光が放出されることを確認した。
【００６９】
〔比較例１〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを５０ｎｍを蒸着したのち、上記式（３）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを５００ｎｍ蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光の放出は確認されなかった。
この例においては、正孔輸送層の膜厚が薄層すぎるため、充分に機能を発揮できなかった。
【００７０】
〔比較例２〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを５００ｎｍの膜厚に蒸着したのち、上記式（３）で表される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを５０ｎｍ蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光の放出は確認されなかった。
この例においては、電子輸送層の膜厚が薄層すぎるため、充分に機能を発揮できなかった。
【００７１】
〔比較例３〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを２５００ｎｍの膜厚に蒸着したのち、上記式（４）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚に塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを２５０ｎｍ蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光の放出は確認されなかった。
この例においては、正孔輸送層の膜厚が厚すぎるため、正孔の輸送能力が低下してしまった。
【００７２】
〔比較例４〕
厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜（陽電極層）を設けたガラス基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。
この基板上に反射層としてＡｕを１０ｎｍ、続けて、正孔輸送層としてＴＰＤを５００ｎｍを蒸着したのち、上記式（４）に示される高分子材料の１．５ｗｔ％ジクロロメタン溶液を調製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。
この溶液を使用してＴＰＤ膜上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し発光層を形成した。
充分に乾燥処理を行った後に、電子輸送層として２−（４−ｔｅｒｔ．−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾールを２５００ｎｍ蒸着した後に、陰電極層としてＭｇＡｇ合金を２００ｎｍの膜厚に形成した。
上述のようにして作製した有機半導体レーザに３０Ｖの電圧を印加したところ、発光層端部からレーザ光の放出は確認されなかった。
この例においては、電子輸送層の膜厚が厚すぎるため、電子の輸送能力が低下してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の有機半導体レーザの一例の概略断面図を示す。
【図２】本発明の有機半導体レーザの他の一例の概略断面図を示す。
【図３】本発明の有機半導体レーザの他の一例の概略断面図を示す。
【図４】本発明の有機半導体レーザの他の一例の概略断面図を示す。
【符号の説明】
【００７４】
１  基板
２  陽電極送
３  発光層
４  陰電極層
５  正孔輸送層
６  電子輸送層
７  反射層
８  共振器
【図１】
2006253221.tif 000011
【図２】
2006253221.tif 000012
【図３】
2006253221.tif 000013
【図４】
2006253221.tif 000014