(57)【要約】【課題】ホール輸送層を厚膜な構造として、陰極による伝搬損失を抑制するとともに、厚膜であってもホール輸送層が高いホール注入効率を維持し、これにより、電流励起によるレーザー発振を有利に行うことができる有機半導体レーザー装置を提供すること。【解決手段】  基板上に順次陽極、ホール輸送層、レーザー活性層、電子輸送層、陰極を有し、該ホール輸送層にトリフェニルアミン４量体化合物を使用することを特徴とする有機半導体レーザー装置。または基板上に順次陰極、電子輸送層、レーザー活性層、ホール輸送層、陽極を有し、該ホール輸送層にトリフェニルアミン４量体化合物を使用することを特徴とする有機半導体レーザー装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に順次陽極、ホール輸送層、レーザー活性層、電子輸送層、陰極を有し、該ホール輸送層にトリフェニルアミン４量体化合物を使用することを特徴とする有機半導体レーザー装置。
【請求項２】
基板上に順次陰極、電子輸送層、レーザー活性層、ホール輸送層、陽極を有し、該ホール輸送層にトリフェニルアミン４量体化合物を使用することを特徴とする有機半導体レーザー装置。
【請求項３】
前記したレーザー活性層が、電子輸送層を兼ねることを特徴とする請求項１または請求項２記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項４】
前記したレーザー活性層が、電子輸送層およびホール輸送層を兼ねることを特徴とする、請求項１〜請求項３いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項５】
前記したホール輸送層が複数のホール輸送層から構成され、該複数のホール輸送層の少なくとも一層にトリフェニルアミン４量体化合物を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項６】
前記したホール輸送層の膜厚、または複数のホール輸送層から構成されている場合に該複数のホール輸送層の合計膜厚が、１０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項５いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項７】
前記したホール輸送層の膜厚、または複数のホール輸送層から構成されている場合に該複数のホール輸送層の合計膜厚が、２０〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項６いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項８】
前記したホール輸送層に使用されるトリフェニルアミン４量体化合物が、［化１］式で示される構造を有することを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項７いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【化１】
2006093628.tif 000024
（式［化１］中、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれが同一でも異なっていても良く、水素原子、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝のアルキル基または炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝のアルコキシ基を表し、Ａは単結合、フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基、１，１−シクロヘキシレン基または９，９−フルオレニレン基を表す。）
【請求項９】
前記したホール輸送層に使用される［化１］式で示されるトリフェニルアミン４量体化合物の置換基が、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６＝Ｒ７＝Ｒ８＝水素原子である請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項８いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項１０】
前記したホール輸送層が０．３０ｅＶ以下のトラップ準位を有することを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項７いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項１１】
前記した電子輸送層が複数の電子輸送層から構成されることを特徴とする請求項１〜請求項２、請求項５〜請求項１０いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項１２】
前記したレーザー活性層の屈折率がホール輸送層の屈折率および電子輸送層の屈折率よりも大であることを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項１１いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項１３】
前記したレーザー活性層におけるＨＯＭＯレベルおよびＬＵＭＯレベル間のエネルギーギャップが、ホール輸送層におけるＨＯＭＯレベルおよびＬＵＭＯレベル間のエネルギーギャップ、および電子輸送層のＨＯＭＯレベルおよびＬＵＭＯレベル間のエネルギーギャップよりも大であることを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項１２いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項１４】
前記した有機半導体レーザー装置が導波路発光型であることを特徴とする請求項１〜請求項１３いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【請求項１５】
前記した有機半導体レーザー装置が面発光型であることを特徴とする請求項１〜請求項１３いずれかの項に記載の有機半導体レーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ホール輸送層にトリフェニルアミン誘導体を含有することを特徴とする有機半導体レーザー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機物であるＩＩＩ−Ｖ族化合物を半導体層として使用する場合については、半導体レーザ素子又は発光ダイオードが報告され（例えば、特許文献１参照）、面発光型半導体レーザと端面発光型半導体レーザが報告されている（例えば、特許文献２参照）。一方、有機化合物を使用する有機半導体レーザー装置は、その構造として基板、陽極層、ホール輸送層、レーザー活性層、電子輸送層、陰極層を備えている。レーザー活性層がホール輸送層や電子輸送層を兼ねる場合もある。この装置は、電圧印加により、陽極からレーザー活性層（発光層）へ正孔が注入され、また、陰極からレーザー活性層（発光層）に電子が注入されることによって、レーザー活性層（発光層）内で正孔および電子が再結合して発光するとともに、この光が、レーザー装置内を導波することによって増幅され、レーザー光として放出される。
【０００３】
有機電界発光素子の分野においては、発光層、電子輸送層、ホール輸送層それぞれについて、これまでに実に多数の化合物種が報告されている。ホール輸送層に着目した場合、数多くのホール輸送層用化合物種の中でも、トリフェニルアミン４量体化合物が耐熱性に優れていることが報告されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０４０３４号公報
【特許文献２】特開２００３−６３８９６号公報
【特許文献３】特許第３１９４６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の有機半導体レーザーの構造においては、ホール輸送層や電子輸送層の膜厚を厚くすることができないため、電極による光の伝搬損失が大きく、増幅自然放出（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を生じさせるためのしきい値（ＡＳＥしきい値）が著しく高くなってしまう問題点がある。そのため実際には、陽極および陰極からの電流励起によるＡＳＥ発振を生じさせることは極めて困難である。
したがって、ホール輸送層として厚膜層を導入することが必要不可欠となるが、通常のホール輸送材料を用いて厚膜デバイスを構成した場合、著しく駆動電圧の上昇が見られ、ホール注入効率が低下してしまう。さらに、電流励起によるＡＳＥ発振を起こさせるためには、数千アンペアオーダーの電流注入が必要になるが、このような大電流注入下では、多くのホール輸送材料は熱破壊に至ってしまうという問題もある。
【０００６】
本発明は、ホール輸送層を厚膜な構造として、陰極による伝搬損失を抑制するとともに、厚膜であってもホール輸送層が高いホール注入効率を維持し、これにより、電流励起によるレーザー発振を有利に行うことができる有機半導体レーザー装置を提供することを目的としている。また、大電流の注入による熱破壊に耐え、これにより、電流励起によるレーザー発振を有利に行うことができる有機半導体レーザー装置を提供することをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明者らは厚膜のホール輸送層の可能性について探求を重ねた結果、ホール輸送層にトリフェニルアミン誘導体を採用することによって、ホール輸送層を１００ｎｍ以上の厚膜にしても、陽極の伝搬損失を抑制することができ、電流励起によるレーザー発振に有利な構成が可能なことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、基板上に順次陽極、ホール輸送層、レーザー活性層、電子輸送層、陰極を有し、該ホール輸送層にトリフェニルアミン４量体化合物を使用することを特徴とする有機半導体レーザー装置であり、また本発明は基板上に順次陰極、電子輸送層、レーザー活性層、ホール輸送層、陽極を有し、該ホール輸送層にトリフェニルアミン４量体化合物を使用することを特徴とする有機半導体レーザー装置である。
【０００９】
本発明におけるレーザー活性層は、電子輸送層を兼ねることも可能であり、またレーザー活性層は、電子輸送層およびホール輸送層を兼ねることも可能である。
【００１０】
トリフェニルアミン４量体化合物はキャリヤー輸送層として優れた性能を有しているが、ＨＯＭＯ（最高非占有軌道）レベルが浅いために、トリフェニルアミン４量体化合物と接する層との間で分子間相互作用を生じる場合がある。このような分子間相互作用を緩和させるために、薄膜の第２ホール輸送層を挿入することが有効であり、本発明のホール輸送層では、複数のホール輸送層から構成されることを可能としており、該複数のホール輸送層の少なくとも一層にトリフェニルアミン４量体化合物を用いることを特徴としている。
【００１１】
レーザー活性層は、陽極からホールの供給を受ける正孔輸送層と陰極から電子の供給を受ける電子輸送層に接しており、これらのホール輸送層および正孔輸送層よりも屈折率が大きいことが望ましい。この構成は、レーザー活性層が電子輸送層およびホール輸送層で挟持された、いわゆるダブルヘテロ構造を有しており、レーザー活性層が、電子輸送層および正孔輸送層よりも大きな屈折率を有していることにより、このレーザー活性層内に良好に光が閉じ込められることになり、ＡＳＥしきい値を低くすることができる。ここで、レーザー活性層は、電子輸送層およびホール輸送層よりも、ＨＯＭＯレベルおよびＬＵＭＯレベル間のエネルギーギャップが大きな有機半導体材料からなっていることが好ましい。このことによって、発光層内にキャリヤを効率的に閉じ込めることができるので、ＡＳＥしきい値をより低くすることができる。
【００１２】
電子輸送層を構成する有機材料としては、Ａｌｑ３（８−ヒドロキシキノリンアルミニウム）のような金属錯体、ＰＢＤ（２−（４−ｔｅｒｔ−Ｂｕｔｙｌｐｈeｎｙｌ）−５−（４−ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）およびＴＡＺ（１，２，４−トリアゾール誘導体）のようなオキサジアゾール・トリアゾールや、ＢＣＰ（２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）のようなフェナントロリンを例示することができる。
【００１３】
ホ−ル輸送層を構成する有機材料としては、芳香族アミン誘導体が極めて有効である。本発明においてホール輸送層を構成する必須の有機材料として使用されるのはトリフェニルアミン４量体化合物であり、中でも［化１］式で示されるトリフェニルアミン４量体化合物が有効である。
【００１４】
【化１】
2006093628.tif 000002
【００１５】
（式［化１］中、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれが同一でも異なっていても良く、水素原子、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝のアルキル基または炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝のアルコキシ基を表し、Ａは単結合、フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基、１，１−シクロヘキシレン基または９，９−フルオレニレン基を表す。）
【００１６】
［化１］式で示されるトリフェニルアミン４量体化合物の具体的化合物として、次の化合物が挙げられる。
【００１７】
【化２】
2006093628.tif 000003
【００１８】
【化３】
2006093628.tif 000004
【００１９】
【化４】
2006093628.tif 000005
【００２０】
【化５】
2006093628.tif 000006
【００２１】
【化６】
2006093628.tif 000007
【００２２】
【化７】
2006093628.tif 000008
【００２３】
【化８】
2006093628.tif 000009
【００２４】
【化９】
2006093628.tif 000010
【００２５】
【化１０】
2006093628.tif 000011
【００２６】
【化１１】
2006093628.tif 000012
【００２７】
【化１２】
2006093628.tif 000013
【００２８】
【化１３】
2006093628.tif 000014
【００２９】
【化１４】
2006093628.tif 000015
【００３０】
【化１５】
2006093628.tif 000016
【００３１】
また、これらの化合物の中でも、Ｒ１〜Ｒ８で表される置換基が水素原子であるものがさらに好ましい。
【００３２】
また、上記したトリフェニルアミン４量体化合物層とレーザー活性層間に、第２ホール輸送層（ホ−ル注入・輸送材料）を挿入する場合は、次のようなトリフェニルアミン誘導体が使用される。α−ＮＰＤ（４，４’−ｂｉｓ〔Ｎ（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ〕ｂｉｐｈｅｎｙｌやＣＢＰ（４，４’−ｄｉ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）などのアリールアミン、およびＴＰＤ（（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）等である。
【００３３】
レーザー活性層としては、スチリルアミン誘導体をレーザー色素（レーザー活性層用ドーパント）とし、フェニルカルバゾール誘導体をホスト材としたレーザー活性層が典型的なものとして挙げられるが、他の材料であっても使用することが可能である。レーザー色素に使用されるスチリルアミン誘導体の具体例としては、下記化学式［化１６］で表されるＢＳＢ（１，４−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ−２，５−ｂｉｓ〔ｐ−{Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−（ｍ−ｔｏｌｙｌ）ａｍｉｎｏ}ｓｔｙｒｙｌ〕ｂｅｎｚｅｎｅ）が示される。ホスト材に使用されるフェニルカルバゾール誘導体の具体例としては、下記化学式［化１７］で表されるＣＢＰ、下記化学式［化１８］で表されるｍＣＰ、下記化学式［化１９］で表されるＣＤＢＰが示される。
【００３４】
【化１６】
2006093628.tif 000017
【００３５】
【化１７】
2006093628.tif 000018
【００３６】
【化１８】
2006093628.tif 000019
【００３７】
【化１９】
2006093628.tif 000020
【００３８】
レーザー色素としては、さらに下記化学式［化２０］で表されるＤＣＭ２（ジシアノメチレンピラン誘導体：赤色）、下記化学式［化２１］で表されるＣｏｕｍａｒｉｎ６および下記化学式［化２２］で表されるＰｅｒｙｌｅｎｅ（青色）が示される。
【００３９】
【化２０】
2006093628.tif 000021
【００４０】
【化２１】
2006093628.tif 000022
【００４１】
【化２２】
2006093628.tif 000023
【００４２】
陽極に使用される材料としては、光伝搬ロスの少ない可視域において透明性に富むＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極が好ましい。
【００４３】
陰極に使用される材料としては、陽極と同様に光伝搬ロスの少ない可視域において透明性に富むＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極を用いることができる。ここで、透明電極からの電子注入効率を向上させるためにＭｇ、Ｃｓ、Ｌｉ、Ｃａなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属を陰極と電子輸送層界面に挿入する事が有効である。
【００４４】
基板としては、ガラス、サファイヤ、シリコン、化合物半導体（ＧａＡｓ，ＩｎＰなど）、金属（銅、ステンレスなど）、グラファイト、ダイヤモンドおよびアモルファスカーボンなどを利用することができる。特に熱伝導性に優れた基板を用いることにより、１０００アンペアオーダーの電流を、破壊を生じさせることなく、有機半導体レーザー活性層に注入することが可能である。
【００４５】
本発明の有機半導体レーザー装置は、電流励起ではなく、光励起によってレーザー発振を生じさせることも可能である。すなわち、透明基板側または陰極側から、ポンピングレーザー光を入射することにより、有機半導体レーザー活性層内で光が増幅される。このことにより、端面からレーザー光を取り出すことができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の有機半導体レーザー装置は、ホール輸送層を厚膜な構造として、陰極による伝搬損失を抑制するとともに、厚膜であってもホール輸送層が高いホール注入効率を維持しているので、電流励起によるレーザー発振を有利に行うことができる有機半導体レーザー装置を提供することができる。また、大電流の注入による熱破壊に耐えるので、電流励起によるレーザー発振を有利に行う有機半導体レーザー装置を提供することができる。さらに、光励起によってレーザー発振を行う有機半導体レーザー装置を提供することができる。
ホール輸送層を厚膜な構造としているために、ピンホールの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。［図１］は、この発明の一実施形態に係る有機半導体レーザー装置の構成を説明するための図面である。この有機半導体レーザー装置は、透明基板、陽極、ホール輸送層、レーザー活性層、電子輸送層、陰極から構成される。［図２］は、本発明の有機半導体レーザー装置における、電子輸送層（第１電子輸送層）と陰極との間に、第２電子輸送層を挿入した有機半導体レーザー装置の構成を示す図面である。［図３］は、本発明の有機半導体レーザー装置において、さらにホール輸送層（第１ホール輸送層）とレーザー活性層との間に、第２ホール輸送層を挿入した有機半導体レーザー装置の構成を示す図面である。［図４］は、透明基板上に陰極を支持する逆構成で、さらに電子輸送層、レーザー活性層、ホール輸送層、陽極から構成される。
【００４８】
本発明の有機半導体レーザー装置を構成している各層の実施の形態について説明する。陰極は、電子輸送層に接する超薄膜ＭｇＡｇ層（例えば２．５ｎｍの膜厚）とＩＴＯ透明導電膜（例えば２０ｎｍ）との積層構造膜から構成される。陽極は、ＩＴＯから構成され、例えば３０ｎｍの膜厚を有する。基板は、例えばサファイヤ基板などの熱伝導率に富む材料が利用できる。有機層は、陽極側から順にホール輸送層、レーザー活性層、および電子輸送層を積層して構成されており、これらはいずれも有機半導体材料からなっている。レーザー活性層は、ＢＳＢ［化１６］をレーザー色素とし、ＣＢＰ［化１７］をホスト材とした有機半導体混合物層からなっており、その膜厚はたとえば７０ｎｍである。ＢＳＢの含有量は、たとえば６重量％である。電子輸送層は、レーザー活性層に接する第１電子輸送層を形成するＢＣＰ層（膜厚２０ｎｍ）と、この第１電子輸送層と陰極との間にはさまれた第２電子輸送層を構成するＡｌｑ３（たとえば膜厚１００ｎｍ）との積層構造となっている。［図５］参照。
【００４９】
ホール輸送層における膜厚は、１０〜１０００ｎｍの範囲である。膜厚がこの範囲よりも薄くなると、電極による光の伝搬損失が大きくなり、しかもピンホールの確率も高くなるので好ましくない。さらに好ましい膜厚は、２０〜３００ｎｍの範囲である。ホール輸送層用の材料としては、トリフェニルアミン４量体化合物［化１］が使用される。また、［図３］に示すように、ＴＰＴ１層とレーザー活性層の界面に、α−ＮＰＤ等の第２ホ−ル輸送層を挿入することもレーザー作用の向上に効果的である。
【００５０】
有機半導体レーザー装置は、ホール輸送層および電子輸送層によってレーザー活性層をはさんだダブルヘテロ構造を有している。そして、レーザー活性層は、その両側に配置されたホール輸送層および電子輸送層のいずれよりも屈折率ｎが高いことが必要である。このことによって、このレーザー活性層（発光層）内に光が閉じ込められ易い構造となっている。実施の形態であるＣＢＰ：ＢＳＢからなる発光層の屈折率はｎ＝１．８４であり、ホール輸送層の屈折率はｎ＝１．８であり、第１電子輸送層を構成するＢＣＰの屈折率はｎ＝１．７である。
【００５１】
また、ＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとの間のエネルギーギャップは、実施の形態であるレーザー活性層を構成しているＣＢＰ：ＢＳＢが最も大きく、このレーザー活性層に隣接するホ−ル輸送層および第１電子輸送層のエネルギーギャップは、レーザー活性層のエネルギーギャップよりも小さくなっている。このことによって、レーザー活性層内にキャリヤが閉じ込められ易い構造となっている。すなわち、ホール輸送層および第１電子輸送層は、キャリヤ閉じ込め層としての機能も有していることになる。
【００５２】
この実施形態に係る有機半導体レーザー装置によれば、有機半導体レーザー活性層上に超薄膜ＭｇＡｇ層等の電子注入電極と透明導電膜を配置しているため、厚い金属膜によって陰極を構成する場合に比較して、光伝搬損失を格段に抑制する事ができる。しかも、超薄膜ＭｇＡｇ層を有機多層の表面に形成していることによって、電子注入障壁が緩和されているとともに、透明導電膜を形成するときのプラズマダメージから有機多層を保護することができる。これによって、陰極からレーザー活性層への電子注入効率を著しく高めることができる。
【００５３】
このようにして、増幅自然放出（ＡＳＥ）を生じさせるためのしきい値（ＡＳＥしきい値）を低くすることができるので、陽極からレーザー活性層にホールを注入するとともに、陰極からレーザー活性層に電子を注入することにより、電流励起によるレーザー発振を生じさせることができる。すなわち、陽極から注入されたホールは、ホール輸送層によってレーザー活性層へと輸送され、陰極から注入された電子は、電子輸送層によってレーザー活性層へと輸送される。このレーザー活性層内において電子およびホールの再結合が生じ、これにより励起状態が形成され発光が生じる。放出された光は、レーザー活性層（発光層）とホ−ル輸送層および電子輸送層との屈折率差によりレーザー活性層（発光層）内へ閉じ込められ、光の伝搬に伴い、光強度が増幅され、端面からＡＳＥ光が放出されることになる。
【００５４】
特にホール輸送層としてトリフェニルアミン４量体化合物を適用することにより、耐熱性が格段に向上されるので、有機半導体レーザー活性層に高い電流密度で電流を注入しても、有機半導体レーザー活性層の熱破壊が生じることがない。
【００５５】
次の実施例に記載されている通り、本発明の有機半導体レーザー装置は、電流励起ではなく、光励起によってレーザー発振を生じさせることも可能である。すなわち、透明基板側または陰極側から、ポンピングレーザー光を入射することにより、有機半導体レーザー活性層内で光が増幅される。これにより、端面からレーザー光を取り出すことができる。
【実施例１】
【００５６】
ガラス基板上にＩＴＯ膜（膜厚１１０ｎｍ）、ホール輸送層として１９０ｎｍの膜厚のＴＰＴ１を形成し、第２ホール輸送層として５ｎｍのα−ＮＰＤ薄膜を、発光層として５０ｎｍのＡｌｑ３の薄膜を形成し、陰極としてのＭｇＡｇ層（膜厚１００ｎｍ）および同じく陰極としてのＡｇ層（膜厚１０ｎｍ）を積層して、有機発光デバイスを作製した。この有機半導体装置に、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すための電圧は５．０Ｖであった。
【００５７】
［比較例１］
ガラス基板上にＩＴＯ膜（膜厚１１０ｎｍ）、ホール輸送層として５０ｎｍの膜厚のＴＰＴ１を形成し、第２ホール輸送層として５ｎｍのα−ＮＰＤ薄膜を、発光層として５０ｎｍのＡｌｑ３の薄膜を形成し、陰極としてのＭｇＡｇ層（膜厚１００ｎｍ）および同じく陰極としてのＡｇ層（膜厚１０ｎｍ）を積層して、有機発光デバイスを作製した。この有機半導体装置に、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すための電圧は、ＴＰＴ１膜厚が１９０ｎｍの実施例１と同じく５．０Ｖであった。ＴＰＴ層が厚膜となっても駆動電圧は上昇しないという特性は有機半導体レーザー装置におけるホ−ル輸送層として有用であることがわかる。
【実施例２】
【００５８】
透明基板としてガラス基板を用い、その表面に、３０ｎｍの膜厚のＩＴＯを陽極として堆積させた。このＩＴＯ陽極上に、真空蒸着法により、ホ−ル輸送層、レーザー活性層、電子輸送層を形成した。ホール輸送層としては、膜厚２０ｎｍのＴＰＴ１とした。レーザー活性層は、レーザー色素としてＢＳＢを、ホスト材料としてＣＢＰを用い、ＢＳＢを６重量％添加するように、共蒸着によって作製し、その膜厚を７０ｎｍとした。第１電子輸送層としては、２０ｎｍの膜厚のＢＣＰを堆積し、第２電子輸送層（電子注入層）としては、膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３を堆積した。陰極は、３×１０−３Ｐａ程度の真空中における蒸着によって膜厚２．５ｎｍの超薄膜ＭｇＡｇ層を電子輸送層上に堆積させ、その後、１×１０−１Ｐａの真空中で、アルゴン（１１．４ｓｃｃｍ）および酸素（０．６ｓｃｃｍ）のガスフロー中で、マグネトロンスパッタリングにより、ＩＴＯからなる透明導電膜を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとした。このデバイスに、ポンピングレーザー光（窒素ガスレーザー：波長３３７ｎｍ）を入射して光励起を行なったところ、ＡＳＥしきい値Ｅｔｈ＝５μＪ／ｃｍ２が得られた。このＡＳＥしきい値から、レーザー活性層より容易にレーザー発振を生じさせることの可能なことがわかる。
【実施例３】
【００５９】
実施例１のデバイスにおいてＴＰＴ１とレーザー活性層の間に５ｎｍのα−ＮＰＤ層を挿入した。同様に光励起の実験を行なったところ、ＡＳＥしきい値Ｅｔｈ＝６μＪ／ｃｍ２が得られた。このＡＳＥしきい値から、レーザー活性層より容易にレーザー発振を生じさせることの可能なことがわかる。
【実施例４】
【００６０】
透明基板としてガラス基板を用い、その表面に、１１０ｎｍの膜厚のＩＴＯを陽極として堆積させた。このＩＴＯ陽極上に、真空蒸着法により、ホール輸送層、レーザー活性層、電子輸送層を形成した。ホール輸送層としては、膜厚２００ｎｍのＴＰＴ１とした。レーザー活性層は、レーザー色素としてＢＳＢを、ホスト材料としてＣＢＰを用い、ＢＳＢを６重量％添加するように、共蒸着によって作製し、その膜厚を７０ｎｍとした。第１電子輸送層としては、２０ｎｍの膜厚のＢＣＰを堆積し、第２電子輸送層（電子注入層）としては、膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３を堆積した。陰極は、３×１０−３Ｐａ程度の真空中における蒸着によって膜厚２．５ｎｍの超薄膜ＭｇＡｇ層を電子輸送層上に堆積させ、その後、１×１０−１Ｐａの真空中で、アルゴン（１１．４ｓｃｃｍ）および酸素（０．６ｓｃｃｍ）のガスフロー中で、マグネトロンスパッタリングにより、ＩＴＯからなる透明導電膜を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとした。このデバイスに、ポンピングレーザー光（窒素ガスレーザー：波長３３７ｎｍ）を入射して光励起を行なったところ、ＡＳＥしきい値Ｅｔｈ＝５μＪ／ｃｍ２が得られた。このＡＳＥしきい値から、レーザー活性層より容易にレーザー発振を生じさせることの可能なことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の有機半導体レーザー装置は、電流励起によるレーザー発振を有利に行うことができる有機半導体レーザー装置、および光励起によってレーザー発振を行う有機半導体レーザー装置を提供することができる。ホール輸送層を厚膜な構造としているために、ピンホールの発生を抑制することができ、歩留まりの向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】請求項１に規定した有機半導体レーザー装置を示す図である。
【図２】請求項１１に規定した有機半導体レーザー装置を示す図である。
【図３】請求項５に請求項１１を加味した有機半導体レーザー装置を示す図である。
【図４】請求項２に規定した有機半導体レーザー装置を示す図である。
【図５】有機半導体レーザー装置の具体的な態様を示す図である。
【図１】
2006093628.tif 000025
【図２】
2006093628.tif 000026
【図３】
2006093628.tif 000027
【図４】
2006093628.tif 000028
【図５】
2006093628.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月28日(2004.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【化２】
2006093628.tif 000030
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【化７】
2006093628.tif 000031
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
【化１６】
2006093628.tif 000032
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
【化１７】
2006093628.tif 000033
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
【化１８】
2006093628.tif 000034
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
【化１９】
2006093628.tif 000035
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
【化２０】
2006093628.tif 000036
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【化２１】
2006093628.tif 000037
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【化２２】
2006093628.tif 000038