(57)【要約】【課題】  有機系面発光型レーザ構成を提供すること。【解決手段】  有機系垂直共振器レーザ発光デバイスは、所定の波長範囲にわたる光を反射する底部誘電体スタックと、レーザ光を発生するための、放出性材料を含む有機活性領域と、該底部誘電体スタックから間隔を置いて配置され、かつ、所定の波長範囲にわたる光を反射する上部誘電体スタックとを含む。ポンプビーム光は、該誘電体スタックの少なくとも一方を通して該有機活性領域内に透過及び導入される。該有機活性領域は、１又は２以上の周期的利得領域と、該周期的利得領域の両側に該周期的利得領域が当該デバイスの定在波電磁場の波腹に整合するように配置された有機スペーサ層とを含む。さらに、該スペーサ層は当該レーザ光に対して実質的に透明である。【選択図】      図１
2004282008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）所定の波長範囲にわたる光を反射する底部誘電体スタックを含み、
ｂ）レーザ光を発生するための有機活性領域を含み、かつ、放出性材料を含む有機活性領域を有し、
ｃ）該底部誘電体スタックから間隔を置いて配置され、かつ、所定の波長範囲にわたる光を反射する上部誘電体スタックを含み
ｄ）該誘電体スタックの少なくとも一方を通して該有機活性領域内にポンプビーム光が透過及び導入され、そして
ｅ）該有機活性領域が、１又は２以上の周期的利得領域と、該周期的利得領域の両側に該周期的利得領域が当該デバイスの定在波電磁場の波腹に整合するように配置された有機スペーサ層とを含み、かつ、該スペーサ層が当該レーザ光に対して実質的に透明であることを特徴とする有機系垂直共振器レーザ発光デバイス。
【請求項２】
該放出性材料がホスト材料又はホスト材料及びドーパントを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
該ホスト材料又はホスト材料及びドーパントの吸収が、当該デバイスのレーザ放出波長において小さい、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
該ホスト材料の吸収が該ポンプビーム光の放出スペクトルと有意に重なる、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
該ホスト材料の放出が該ドーパント材料の吸収と有意に重なる、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
該スペーサ層が該ポンプビーム光の放出において又はそれより上で有意でない吸収を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
該スペーサ層が、置換型もしくは無置換型の1,2,3,4-テトラアリールナフタレン、モノ-、1,3-ジ-、1,3,5-トリ-もしくは1,3,5,7-テトラ-アリールアダマンタン、テトラアリールメタンもしくはトリプチセン化合物又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
該スペーサ層が、置換型もしくは無置換型の1,2,3,4-テトラフェニルナフタレン、1,3,5-トリ(3,5-ジメチルフェニル）アダマンタン、1,3,5,7-テトラ(4-ビフェニル)アダマンタン、1,1-ビス-(4-ビス(4-メチル-フェニル)-アミノ-フェニル)-シクロヘキサン、テトラ(4-ビフェニル)メタン、もしくは2-t-ブチル-9,10-o-ベンゼノ-9,10-ジヒドロアントラセン又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
該ホスト材料が蛍光性芳香族化合物を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項１０】
該ホスト材料が、置換型もしくは無置換型の、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン、チオピラン、ポリメチン、ピリリウム、チアピリリウム、ナフチリジン、フルオランテン、フラン、インドール、チアフェン、ベンゾキサンテン、ピレン、ペロピレン、ターフェニル、クアテルフェニル、クインクエフェニル、セクシフェニル、フルオレン、アンタントレン、ビスアントレン、N,N,N',N'-四置換型ベンジデン、N,N,N',N'-テトラアリールベンジデンもしくはカルボスチリル化合物又はこれらの組合せを含む、請求項２に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光デバイスの分野に関する。より具体的には、本発明は有機系の固体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
1980年代半ばから、無機半導体（例、AlGaAs）系の面発光型垂直共振器レーザ（ＶＣＳＥＬ）が開発されている（K. Kinoshita et al., IEEE J. Quant. Electron. QE-23, 882, 1987）。それらは、８５０nmで放出するAlGaAs系ＶＣＳＥＬがいくつかの会社で製造され、その寿命も１００年を超えるところまで到達している（K.D. Choquette et al., Proc. IEEE 85, 1730, 1997）。このような近赤外レーザの最近の成功を受け、可視波長領域で放出するＶＣＳＥＬを製造するため他の無機材料系に注意が向けられている（C. Wilmsen et al., Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, Cambridge University Press, Cambridge, 2001）。可視レーザには、例えば、ディスプレイ、記憶装置の光読取り／書込み、レーザ印刷、及びプラスチック光ファイバを使用するショートホール式テレコミュニケーションに有益な多くの用途がある（T. Ishigure et al., Electron. Lett. 31, 467, 1995）。産業界及び学術界の多くの実験室による世界的な努力にもかかわらず、可視スペクトル全体にわたる成熟したレーザダイオード（エッジ発光体又はＶＣＳＥＬ）を創出するための仕事が多く残っている。
【０００３】
可視波長のＶＣＳＥＬを製造するための努力において、無機系を棄て、有機系のレーザシステムに集中することが有利であろう。有機材料には、散乱／吸収損失が低く、量子効率が高いなど、このようなレーザにおける利得媒体に適する特性がある。有機系レーザは、比較的製造コストが低く、また可視領域全体にわたり放出させることができる点で、無機系よりも有利となる。
【０００４】
製造可能なレーザダイオードシステムを製造するために有用な経路は、当該デバイスの活性領域において必要な反転分布を創出するため光ポンピングではなく電子注入を利用することである。これは無機系の場合の実情である。というのは、広面積デバイスの場合、光ポンピングされたしきい値が１０4 W/cm2程度になるからである（P.L. Gourley et al., Appl. Phys. Lett. 54, 1209, 1989）。このように高いパワー密度は、ポンプ源として他のレーザを使用することによってしか得られないので、無機系レーザ共振器の経路が排除される。ポンピングされない有機系レーザシステムは、特にホスト-ドーパント組合せを活性媒体として使用する場合、レイジング波長において散乱／吸収の総合損失量が大幅に低減する（〜０．５cm-1）。その結果、特に活性体積を最小限にするためＶＣＳＥＬ系微小共振器設計を採用した場合（しきい値を低下させる）、１W/cm2未満の光ポンピングされたパワーしきい値を得ることができる。このようなしきい値レベルでは、インコヒーレントな発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用して、有機系垂直レーザ共振器を光ポンピングすることができるようになる。この結果は、アモルファス系有機レーザシステムにとって意義が高いものである。というのは、これまで、主として有機材料のキャリヤ移動度が低いことから、電気的注入により当該システムを駆動することができなかったからである（N. Tessler et al., Appl. Phys. Lett. 74, 2764, 1999）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４８８１２３６号明細書
【特許文献２】米国特許第４８７３６９６号明細書
【非特許文献１】K. Kinoshitaら, IEEE J. Quant. Electron. QE-23, 882, 1987
【非特許文献２】K.D. Choquetteら, Proc. IEEE 85, 1730, 1997
【非特許文献３】C. Wilmsenら, Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, Cambridge University Press, Cambridge, 2001
【非特許文献４】T. Ishigureら, Electron. Lett. 31, 467, 1995
【非特許文献５】P.L. Gourleyら, Appl. Phys. Lett. 54, 1209, 1989
【非特許文献６】N. Tesslerら, Appl. Phys. Lett. 74, 2764, 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、特に有機活性領域の最適化を可能にし、パワー変換効率を向上させ、かつ、望ましくない寄生自然放出を除去するのに適した有機系面発光型レーザ構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、
ａ）所定の波長範囲にわたる光を反射する底部誘電体スタックを含み、
ｂ）レーザ光を発生するための有機活性領域を含み、かつ、放出性材料を含む有機活性領域を有し、
ｃ）該底部誘電体スタックから間隔を置いて配置され、かつ、所定の波長範囲にわたる光を反射する上部誘電体スタックを含み
ｄ）該誘電体スタックの少なくとも一方を通して該有機活性領域内にポンプビーム光が透過及び導入され、そして
ｅ）該有機活性領域が、１又は２以上の周期的利得領域と、該周期的利得領域の両側に該周期的利得領域が当該デバイスの定在波電磁場の波腹に整合するように配置された有機スペーサ層とを含み、かつ、該スペーサ層が当該レーザ光に対して実質的に透明であることを特徴とする有機系垂直共振器レーザ発光デバイスによって達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有利な効果は、高反射率上部及び底部誘電体スタックを含み、低分子量有機材料又は高分子材料のいずれかを含む利得領域を有し、該利得領域が当該レーザの定在波電場の波腹に配置されている垂直共振器レーザ設計の動作特性が向上することである。その結果、パワー変換効率が向上し、しかも自然放出による望ましくない出力が顕著に低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に、有機垂直共振器レーザ構造体１０の略図を示す。基板２０は、光ポンピング及びレーザ放出の所期の方向に応じて、透明又は不透明のどちらであってもよい。透光性基板２０の場合、透明なガラス又はプラスチックであることができる。別法として、光ポンピングと放出の双方を同一面を通して行う場合には、例えば半導体材料（例、シリコン）又はセラミック材料をはじめとする不透明基板を使用することができる。基板の上に底部誘電体スタック３０が堆積され、続いて有機活性領域４０が堆積されている。その後、上部誘電体スタック５０が堆積される。ポンプビーム６０は、基板２０及び底部誘電体スタック３０を通して有機垂直共振器レーザ構造体１０を光励起し、そして主として有機活性領域４０に吸収される。ポンプビーム源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）由来の放出のように、インコヒーレントであることができる。別法として、当該ポンプビームをコヒーレントなレーザ源から発生させてもよい。図１に、上部誘電体スタック５０からの放出７０を示す。別法として、当該誘電体スタックの反射特性を適正に設計することにより、上部誘電体スタック５０を通してレーザ構造体を光励起し、レーザ放出を基板２０側から得ることも可能である。シリコンのように基板が不透明である場合には、光励起とレーザ放出の両方が上部誘電体スタック５０を通して行われる。
【００１０】
底部誘電体スタック３０及び上部誘電体スタック５０は、従来型の電子ビーム蒸着法で堆積されることが好ましく、そしてTiO2とSiO2のように、それぞれ高屈折率及び低屈折率の誘電体を交互させてなる。高屈折率層には、Ta2O5のような他の材料を使用することもできる。底部誘電体スタック３０は約２４０℃の温度で堆積される。上部誘電体スタック５０の堆積工程中は、有機活性材料の溶融を防止するため、当該温度を７０℃付近に維持する。本発明の別の態様では、上部誘電体スタックに代えて、反射性金属ミラー層を堆積させる。典型的な金属は銀又はアルミニウムであり、その反射率は９０％を超える。この別態様では、ポンプビーム６０とレーザ放出７０の両方が基板２０を通ることになる。底部誘電体スタック３０と上部誘電体スタック５０は、所定の波長範囲にわたるレーザ光に対して、どちらも反射性である。半値全幅（ＦＷＨＭ）が１nm未満であるレイジングピークを得るためには、レーザ放出波長における上部誘電体スタック及び底部誘電体スタックの反射率が共に９９％より高くなければならないことが実験で判明した。
【００１１】
図２は、有機活性領域４０をより詳細に示した有機垂直共振器レーザ構造体１０の略側面図である。有機活性領域４０は、１又は２以上の周期的利得領域１００と、該周期的利得領域の両側に該周期的利得領域が当該デバイスの定在波電磁場の波腹に整合するように配置された有機スペーサ層１１０とを含む。このことを、活性領域４０内にレーザの定在波電磁場パターン１２０を略示する図２に示す。利得領域の配置は、光学の標準マトリックス法を使用して決められる（Corzine et al. IEEE J. Quant. Electr. 25, 1513, 1989）。誘導放出は電磁場の波腹で最高となり、その節では無視できるので、図２に示したように活性領域４０を形成することは本来的に有利である。スペーサ層１１０は誘導放出も自然放出も受けず、そしてレーザ放出７０又はポンプビーム６０のいずれの波長においても大方吸収を示さない。スペーサ層１１０の一例として、有機材料の1,1-ビス-(4-ビス(4-メチル-フェニル)-アミノ-フェニル)-シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）がある。ＴＡＰＣはスペーサ材料として十分に機能する。これは、大方レーザ出力又はポンプビームのいずれも吸収しないことに加え、その屈折率がほとんどの有機ホスト材料より若干低いためである。この屈折率差は、電磁場の波腹と周期的利得領域１００との間のオーバーラップの最大化を助長するので、有用である。バルクの利得領域の代わりに周期的利得領域を採用することにより、パワー変換効率がより高くなり、しかも望ましくない自然放出が顕著に減少する。
【００１２】
特に断らない限り、用語「置換型」又は「置換基」は、水素以外のすべての基又は原子を意味する。さらに、用語「基」を使用する場合、その用語には、ある置換基が置換可能な水素を含む時には、当該置換基の無置換形のみならず、本明細書に記載した何らかの置換基（１個又は複数個）でさらに置換されている形のものも、当該置換基がデバイス有用性に必要な特性を損なわない限り、包含されることが意図されている。好適には、置換基は、ハロゲンであること、或いは当該分子の残部に対して炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、硫黄、セレン又はホウ素の原子によって結合されていることが可能である。置換基は、例えば、ハロゲン（例、塩素、臭素又はフッ素）、ニトロ、ヒドロキシル、シアノ、カルボキシル、又はさらに置換されていてもよい基、例えば、直鎖もしくは分岐鎖の又は環状のアルキルをはじめとするアルキル〔例、メチル、トリフルオロメチル、エチル、ｔ−ブチル、３−（２，４−ジ−ｔ−アミルフェノキシ）プロピル及びテトラデシル〕、アルケニル（例、エチレン、２−ブテン）、アルコキシ〔例、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、２−メトキシエトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ヘキシルオキシ、２−エチルヘキシルオキシ、テトラデシルオキシ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エトキシ及び２−ドデシルオキシエトキシ〕、アリール（例、フェニル、４−ｔ−ブチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、ナフチル）、アリールオキシ（例、フェノキシ、２−メチルフェノキシ、α−又はβ−ナフチルオキシ及び４−トリルオキシ）、カルボンアミド〔例、アセトアミド、ベンズアミド、ブチルアミド、テトラデカンアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）アセトアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチルアミド、α−（３−ペンタデシルフェノキシ）ヘキサンアミド、α−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェノキシ）テトラデカンアミド、２−オキソ−ピロリジン−１−イル、２−オキソ−５−テトラデシルピロリン−１−イル、Ｎ−メチルテトラデカンアミド、Ｎ−スクシンイミド、Ｎ−フタルイミド、２，５−ジオキソ−１−オキサゾリジニル、３−ドデシル−２，５−ジオキソ−１−イミダゾリル、Ｎ−アセチル−Ｎ−ドデシルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、ベンジルオキシカルボニルアミノ、ヘキサデシルオキシカルボニルアミノ、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノキシカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、２，５−（ジ−ｔ−ペンチルフェニル）カルボニルアミノ、ｐ−ドデシルフェニルカルボニルアミノ、ｐ−トリルカルボニルアミノ、Ｎ−メチルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド、Ｎ−メチル−Ｎ−ドデシルウレイド、Ｎ−ヘキサデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクタデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクチル−Ｎ’−エチルウレイド、Ｎ−フェニルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルウレイド、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｐ−トルイルウレイド、Ｎ−（ｍ−ヘキサデシルフェニル）ウレイド、Ｎ，Ｎ−（２，５−ジ−ｔ−ペンチルフェニル）−Ｎ’−エチルウレイド及びｔ−ブチルカルボンアミド〕、スルホンアミド（例、メチルスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ｐ−トリルスルホンアミド、ｐ−ドデシルベンゼンスルホンアミド、Ｎ−メチルテトラデシルスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジプロピル−スルファモイルアミノ及びヘキサデシルスルホンアミド）、スルファモイル｛例、Ｎ−メチルスルファモイル、Ｎ−エチルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイル、Ｎ−ヘキサデシルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファモイル、Ｎ−〔３−（ドデシルオキシ）プロピル〕スルファモイル、Ｎ−〔４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル〕スルファモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルスルファモイル及びＮ−ドデシルスルファモイル｝、カルバモイル｛例、Ｎ−メチルカルバモイル、Ｎ，Ｎ−ジブチルカルバモイル、Ｎ−オクタデシルカルバモイル、Ｎ−〔４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル〕カルバモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルカルバモイル及びＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイル｝、アシル〔例、アセチル、（２，４−ジ−ｔ−アミルフェノキシ）アセチル、フェノキシカルボニル、ｐ−ドデシルオキシフェノキシカルボニル、メトキシカルボニル、ブトキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、エトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、３−ペンタデシルオキシカルボニル及びドデシルオキシカルボニル〕、スルホニル（例、メトキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル、テトラデシルオキシスルホニル、２−エチルヘキシルオキシスルホニル、フェノキシスルホニル、２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシスルホニル、メチルスルホニル、オクチルスルホニル、２−エチルヘキシルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、フェニルスルホニル、４−ノニルフェニルスルホニル及びｐ−トリルスルホニル）、スルホニルオキシ（例、ドデシルスルホニルオキシ及びヘキサデシルスルホニルオキシ）、スルフィニル（例、メチルスルフィニル、オクチルスルフィニル、２−エチルヘキシルスルフィニル、ドデシルスルフィニル、ヘキサデシルスルフィニル、フェニルスルフィニル、４−ノニルフェニルスルフィニル及びｐ−トリルスルフィニル）、チオ〔例、エチルチオ、オクチルチオ、ベンジルチオ、テトラデシルチオ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エチルチオ、フェニルチオ、２−ブトキシ−５−ｔ−オクチルフェニルチオ及びｐ−トリルチオ〕、アシルオキシ（例、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、オクタデカノイルオキシ、ｐ−ドデシルアミドベンゾイルオキシ、Ｎ−フェニルカルバモイルオキシ、Ｎ−エチルカルバモイルオキシ及びシクロヘキシルカルボニルオキシ）、アミン（例、フェニルアニリノ、２−クロロアニリノ、ジエチルアミン、ドデシルアミン）、イミノ〔例、１−（Ｎ−フェニルイミド）エチル、Ｎ−スクシンイミド又は３−ベンジルヒダントイニル〕、ホスフェート（例、ジメチルホスフェート及びエチルブチルホスフェート）、ホスフィット（例、ジエチルホスフィット及びジヘキシルホスフィット）、酸素、窒素、硫黄、リン及びホウ素から成る群より選択された少なくとも１種の異種原子と炭素原子とを含む３〜７員複素環を含有し、また置換されていてもよいそれぞれ複素環式基、複素環式オキシ基又は複素環式チオ基（例、２−フリル、２−チエニル、２−ベンズイミダゾリルオキシ又は２−ベンゾチアゾリル）、第四アンモニウム（例、トリエチルアンモニウム）、第四ホスホニウム（例、トリフェニルホスホニウム）並びにシリルオキシ（例、トリメチルシリルオキシ）、であることができる。
【００１３】
所望であれば、これらの置換基自体が上記の置換基でさらに１回以上置換されていてもよい。用いられる特定の置換基は、特定の用途に望まれる特性が得られるよう当業者であれば選ぶことができ、例えば、電子求引性基、電子供与性基及び立体基を含むことができる。ある分子が２以上の置換基を有し得る場合には、特に断らない限り、当該置換基同士が結合することにより縮合環のような環を形成してもよい。一般に、上記の基とその置換基は、炭素原子を最大４８個まで、典型的には１〜３６個、通常は２４個未満で有するものを含むことができるが、選ばれた特定の置換基によっては、炭素原子数がさらに増加する場合もある。置換には、例えばベンゾ縮合型、ジベンゾ縮合型、ナフタ縮合型又はジナフト縮合型の誘導体のような縮合環誘導体が含まれることもある。これらの縮合環誘導体についても、さらに置換がなされていてもよい。
【００１４】
放出性材料、すなわち周期的利得領域１００は、単一ホスト材料で構成することもできるが、より一般的には、ホスト材料に単一又は複数種のゲスト化合物（ドーパント）をドーピングしてなり、そこで主として当該ドーパントから発光が生じ、その発光色にも制限はない。このようなホスト-ドーパントの組合せは、当該利得媒体に非常に小さい(１cm-1未満ともなり得る)非励起散乱／吸収損失をもたらすので、有利である。ドーパントは、通常は高蛍光性色素の中から選ばれるが、リン光性化合物、例えば、国際公開第９８／５５５６１号、同第００／１８８５１号、同第００／５７６７６号及び同第００／７０６５５号にＯＬＥＤ用途として記載されているような遷移金属錯体も有用である。ドーパントは、ホスト材料中、０．０１〜１０質量％の範囲内でコーティングされることが典型的であり、その際、赤色、緑色又は青色の色相を有する放出光を提供するように選択することができる。赤色発光層に有用なホスト-ドーパントの組合せの一例として、ホスト材料をＡｌｑ［アルミニウムトリス（8-ヒドロキシキノリン）］とし、ドーパントを１％Ｌ３９［4-(ジシアノメチレン)-2-t-ブチル-6-(1,1,7,7-テトラメチルジュロリジル-9-エニル)-4H-ピラン］としたものが挙げられる。
【００１５】
ドーパントとして色素を選択する際の重要な関係は、当該ドーパント材料の吸収と当該ホスト材料の放出との対比である。当該ホストから当該ドーパント分子への（フェルスター型エネルギー移動による）エネルギー移動を効率化するためには、当該ドーパントの吸収が当該ホスト材料の放出と重なることが必須条件である。当業者であれば、ホスト分子とドーパント分子との間に無放射エネルギー移動が可能となるフェルスター型エネルギー移動の概念を知っている。ホスト材料を選択する際の重要な関係は、当該ホスト材料の吸収が、ポンプビーム６０の発光スペクトルと有意に重なることである。さらに、ホスト材料の吸収又はホスト材料とドーパントを合わせた吸収が、当該デバイス１０のレーザ放出波長において小さいことが好ましい。許容できる吸収レベルは、ホストとドーパントを合わせた組合せの吸収係数がレーザ放出波長において１０cm-1未満となることである。
【００１６】
有用な蛍光性の放出材料として、I.B. Berlmanの「Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules」(Academic Press, New York, 1971)及び欧州特許第1 009 041号明細書に記載されている多環式芳香族化合物が挙げられる。オリゴマー性材料をはじめとする、アミン基を３個以上有する第三芳香族アミンを使用することができる。
【００１７】
有用な放出材料（ホスト用又はドーパント用）の別の種類として、芳香族第三アミンが挙げられる。芳香族第三アミンとは、その少なくとも一つが芳香族環の環員である炭素原子にのみ結合している３価窒素原子を１個以上含有する化合物であると解される。一つの形態として、芳香族第三アミンはアリールアミン、例えば、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン又はオリゴマー性アリールアミンであることができる。トリアリールアミン単量体の例が、米国特許第３１８０７３０号(Klupfelら)に示されている。１以上のビニル基で置換された、及び／又は少なくとも一つの活性水素含有基を含む、その他の好適なトリアリールアミンが、譲受人共通の米国特許第３５６７４５０号及び同第３６５８５２０号(Brantleyら)に記載されている。
【００１８】
より好ましい種類の芳香族第三アミンは、米国特許第４７２０４３２号及び同第５０６１５６９号に記載されているような芳香族第三アミン部分を２個以上含有するものである。このような化合物には、下記構造式（Ａ）で表わされるものが含まれる。
【００１９】
【化１】
2004282008.tif 000003
【００２０】
上式中、Ｑ1及びＱ2は各々独立に選ばれた芳香族第三アミン部分であり、そしてＧは、アリーレン、シクロアルキレン又は炭素-炭素結合のアルキレン基のような結合基である。一つの実施態様において、Ｑ1及びＱ2の少なくとも一方は、多環式縮合環構造体（例、ナフタレン）を含有する。Ｇがアリール基である場合、それはフェニレン部分、ビフェニレン部分又はナフタレン部分であることが便利である。
構造式（Ａ）を満たし、かつ、２つのトリアリールアミン部分を含有する有用な種類のトリアリールアミンは、下記構造式（Ｂ）で表わされる。
【００２１】
【化２】
2004282008.tif 000004
【００２２】
上式中、Ｒ1及びＲ2は、各々独立に、水素原子、アリール基もしくはアルキル基を表わすか、又は、Ｒ1及びＲ2は一緒にシクロアルキル基を完成する原子群を表わし、そして
Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、アリール基であってそれ自体が下記構造式（Ｃ）で示されるようなジアリール置換型アミノ基で置換されているものを表わす。
【００２３】
【化３】
2004282008.tif 000005
【００２４】
上式中、Ｒ5及びＲ6は各々独立に選ばれたアリール基である。一つの実施態様において、Ｒ5及びＲ6の少なくとも一方は、多環式縮合環構造体（例、ナフタレン）を含有する。
【００２５】
ホスト材料は、置換型又は無置換型のトリアリールアミン化合物を含むことができる。別の種類の芳香族第三アミンはテトラアリールジアミンである。望ましいテトラアリールジアミンは、アリーレン基を介して結合された、構造式（Ｃ）で示したようなジアリールアミノ基を２個含む。有用なテトラアリールジアミンには、下記構造式（Ｄ）で表わされるものが含まれる。
【００２６】
【化４】
2004282008.tif 000006
【００２７】
上式中、Ａｒｅは各々独立に選ばれたアリーレン基、例えば、フェニレン又はアントラセン部分であり、
ｎは１〜４の整数であり、そして
Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9は各々独立に選ばれたアリール基である。
典型的な実施態様では、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9の少なくとも一つが多環式縮合環構造体（例、ナフタレン）である。
【００２８】
上記構造式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の各種アルキル、アルキレン、アリール及びアリーレン部分も、各々それ自体が置換されていてもよい。典型的な置換基として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、並びにフッ化物、塩化物及び臭化物のようなハロゲンが挙げられる。各種アルキル及びアルキレン部分は、典型的には約１〜６個の炭素原子を含有する。シクロアルキル部分は３〜約１０個の炭素原子を含有し得るが、典型的には、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルの環構造体のように、５個、６個又は７個の環炭素原子を含有する。アリール部分及びアリーレン部分は、通常はフェニル部分及びフェニレン部分である。
【００２９】
放出性材料は、芳香族第三アミン化合物の単体又は混合物で形成することができる。具体的には、構造式（Ｂ）を満たすトリアリールアミンのようなトリアリールアミンを、構造式（Ｄ）が示すようなテトラアリールジアミンと組み合わせて使用することができる。トリアリールアミンをテトラアリールジアミンと組み合わせて使用する場合、後者を、トリアリールアミンと電子注入及び輸送層との間に挿入された層として配置する。ホスト材料は、置換型又は無置換型のジカルバゾール-ビフェニル化合物を含むことができる。以下、有用な芳香族第三アミンを例示する。
【００３０】
4,4'-N,N'-ジカルバゾール-1,1'-ビフェニル(CBP)(D1)
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(D2)
4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル(D3)
4,4'-ビス[N-(2-ナフチル)-N-p-トリルアミノ]ビフェニル(D4)
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン
1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン
4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)クアドリフェニル
ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)-フェニルメタン
N,N,N-トリ(p-トリル)アミン
4-(ジ-p-トリルアミノ)-4’-[4(ジ-p-トリルアミノ)-スチリル]スチルベン
N,N,N’,N’-テトラ-p-トリル-4,4’-ジアミノビフェニル
N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノビフェニル
N,N,N’,N’-テトラ-1-ナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル
N,N,N’,N’-テトラ-2-ナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル
N-フェニルカルバゾール
4,4”-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(3-アセナフテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン
4,4’-ビス[N-(9-アントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4”-ビス[N-(1-アントリル)-N-フェニルアミノ]-p-ターフェニル
4,4’-ビス[N-(2-フェナントリル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(8-フルオルアンテニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ピレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ナフタセニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(2-ペリレニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
4,4’-ビス[N-(1-コロネニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
2,6-ビス(ジ-p-トリルアミノ)ナフタレン
2,6-ビス[ジ-(1-ナフチル)アミノ]ナフタレン
2,6-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ナフタレン
N,N,N’,N’-テトラ(2-ナフチル)-4,4”-ジアミノ-p-ターフェニル
4,4’-ビス{N-フェニル-N-[4-(1-ナフチル)-フェニル]アミノ}ビフェニル
4,4’-ビス[N-フェニル-N-(2-ピレニル)アミノ]ビフェニル
2,6-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミン]フルオレン
1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ナフタレン
4,4',4"-トリス[(3-メチルフェニル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン
【００３１】
ホスト材料は、置換型又は無置換型のアザ芳香族化合物を含むことができる。例えば、ホスト材料は置換型又は無置換型のアクリジン、キノリン、プリン、フェナジン、フェノキサジン又はフェナントロリン化合物を含むことができる。カルバゾール誘導体が有用なホストである。フェナントロリン材料の有用な例として、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン及び4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリンが挙げられる。
【００３２】
ホスト及びドーパント分子として、米国特許第４７６９２９２号、同第５１４１６７１号、同第５１５０００６号、同第５１５１６２９号、同第５４０５７０９号、同第５４８４９２２号、同第５５９３７８８号、同第５６４５９４８号、同第５６８３８２３号、同第５７５５９９９号、同第５９２８８０２号、同第５９３５７２０号、同第５９３５７２１号及び同第６０２００７８号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定はされない。
【００３３】
8-ヒドロキシキノリン及び類似の誘導体の金属錯体（下記構造式Ｅ）は、電場発光を支援することができる有用なホスト化合物の一種であり、特に、５００nmよりも長い波長の光（例、緑色、黄色、橙色及び赤色）を放出させるのに適している。
【００３４】
【化５】
2004282008.tif 000007
【００３５】
上式中、Ｍは金属を表わし、
ｎは１〜４の整数であり、そして
Ｚは、各々独立に、縮合芳香族環を２個以上有する核を完成する原子群を表わす。
【００３６】
上記より、当該金属は１価、２価、３価又は４価になり得ることが明白である。当該金属は、例えば、リチウム、ナトリウムもしくはカリウムのようなアルカリ金属、マグネシウムもしくはカルシウムのようなアルカリ土類金属、アルミニウムもしくはガリウムのような土類金属、又は亜鉛もしくはジルコニウムのような遷移金属であることができる。一般に、有用なキレート化金属であることが知られているものであれば、１価、２価、３価又は４価のいずれの金属でも使用することができる。
【００３７】
Ｚは、その少なくとも一つがアゾール環又はアジン環である２個以上の縮合芳香族環を含有する複素環式核を完成する。必要であれば、当該２個の必須環に、脂肪族環及び芳香族環の双方を含む追加の環を縮合させてもよい。分子の嵩高さが機能向上を伴うことなく増大することを避けるため、通常は環原子の数を１８以下に維持する。
【００３８】
ホスト材料は、置換型又は無置換型のキレート化オキシノイド化合物を含むことができる。以下、有用なキレート化オキシノイド系化合物の例を示す。
CO-1：アルミニウムトリスオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)〕
CO-2：マグネシウムビスオキシン〔別名、ビス(8-キノリノラト)マグネシウム(II)〕
CO-3：ビス[ベンゾ{f}-8-キノリノラト]亜鉛(II)
CO-4：ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)
CO-5：インジウムトリスオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)インジウム〕
CO-6：アルミニウムトリス(5-メチルオキシン)〔別名、トリス(5-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)〕
CO-7：リチウムオキシン〔別名、(8-キノリノラト)リチウム(I)〕
CO-8：ガリウムオキシン〔別名、トリス(8-キノリノラト)ガリウム(III)〕
CO-9：ジルコニウムオキシン〔別名、テトラ(8-キノリノラト)ジルコニウム(IV)〕
【００３９】
ホスト材料は、置換型又は無置換型のアントラセン化合物を含むことができる。
9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセンの誘導体（下記構造式Ｆ）は、フォトルミネセンスを支援することができる有用なホスト化合物の一種であり、特に、４００nmよりも長い波長の光（例、青色、緑色、黄色、橙色及び赤色）を放出させるのに適している。
【００４０】
【化６】
2004282008.tif 000008
【００４１】
上式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は、各環上の１又は２以上の置換基であってそれぞれ下記のグループから独立に選ばれるものを表わす。
第１グループ：水素、又は炭素原子数１〜２４のアルキル；
第２グループ：炭素原子数５〜２０のアリール又は置換アリール；
第３グループ：アントラセニル、ピレニルまたはペリレニルの縮合芳香族環の完成に必要な４〜２４個の炭素原子；
第４グループ：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニルその他の複素環式系の縮合芳香族環の完成に必要な炭素原子数５〜２４のヘテロアリール又は置換ヘテロアリール；
第５グループ：炭素原子数１〜２４のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ又はアリールアミノ；及び
第６グループ：フッ素、塩素、臭素又はシアノ
【００４２】
代表例として、9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセン(F1)及び2-t-ブチル-9,10-ジ-(2-ナフチル)アントラセン(F2)が挙げられる。ホストとして、9,10-ビス[4-(2,2'-ジフェニルエテニル)フェニル]アントラセンの誘導体をはじめとする他のアントラセン誘導体も有用となり得る。
【００４３】
ベンズアゾール誘導体（下記構造式Ｇ）は、フォトルミネセンスを支援することができる有用なホスト化合物の一種であり、特に、４００nmよりも長い波長の光（例、青色、緑色、黄色、橙色及び赤色）を放出させるのに適している。
【００４４】
【化７】
2004282008.tif 000009
【００４５】
上式中、ｎは３〜８の整数であり、
ＺはＯ、ＮＲ又はＳであり、
Ｒ及びＲ’は、各々独立に、水素、炭素原子数１〜２４のアルキル（例えば、プロピル、t-ブチル、ヘプチル、等）、炭素原子数５〜２０のアリールもしくはヘテロ原子置換型アリール（例えば、フェニル及びナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニルその他の複素環式系）、ハロ（例、クロロ、フルオロ）、又は縮合芳香族環の完成に必要な原子群、であり、そして
Ｌは、アルキル、アリール、置換アルキル又は置換アリールからなる結合ユニットであって、当該複数のベンズアゾール同士を共役的又は非共役的に連結するものである。有用なベンズアゾールの一例として2,2’,2”-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンズイミダゾール]が挙げられる。
【００４６】
ホスト材料は、置換型もしくは無置換型のベンズアゾール化合物、置換型もしくは無置換型のベンズチアゾール化合物又は置換型もしくは無置換型のベンズイミダゾール化合物を含むことができる。ホスト材料は、置換型もしくは無置換型のオキサゾール化合物、置換型もしくは無置換型のトリアゾール化合物又は置換型もしくは無置換型のオキサジアゾール化合物を含むことができる。有用なオキサゾール化合物の例として、1,4-ビス(5-フェニルオキサゾル-2-イル)ベンゼン、1,4-ビス(4-メチル-5-フェニルオキサゾル-2-イル)ベンゼン及び1,4-ビス(5-(p-ビフェニル)オキサゾル-2-イル)ベンゼンが挙げられる。有用なオキサジアゾール化合物の例として、2-(4-ビフェニルイル)-5-フェニル-1,3,4-オキサジアゾール及び2-(4-ビフェニルイル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾールが挙げられる。有用なトリアゾール化合物の例として、3-(4-ビフェニルイル)-4-フェニル-5-t-ブチルフェニル-1,2,4-トリアゾールが挙げられる。
【００４７】
ホスト材料又はドーパント材料としてはジスチリルアリーレン誘導体も有用であり、多くの例が米国特許第５１２１０２９号明細書に記載されている。有用な放出性材料（ホスト及びドーパント）は下記一般式（Ｈ）又は（Ｉ）を有することができる。
【００４８】
【化８】
2004282008.tif 000010
【００４９】
上式中、Ｘ及びＺは、それぞれ独立に、置換型もしくは無置換型の芳香族基又は１個の窒素原子を有する置換型もしくは無置換型の芳香族複素環基であり、
ｎは１、２又は３であり、そして
Ｙは２価の芳香族基又は１個の窒素原子を有する２価の芳香族複素環基である。
【００５０】
有用な例として、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン、4,4'-(9,10-アントラセンジイルジ-2,1-エテンジイル)ビス(N,N-ビス(4-メチルフェニル)ベンゼンアミン、4,4'-(1,4-ナフタレンジイルジ-2,1-エテンジイル)ビス(N,N-ビス(4-メチルフェニル)ベンゼンアミン及び4,4'-(1,4-フェニレンジ-2,1-エテンジイル)ビス(N,N-(4-トリル))ベンゼンアミンが挙げられる。
【００５１】
ドーパントは、３００〜１７００nmの範囲内の放出を提供するように選択される。ドーパントは蛍光性色素又はリン光性色素から選択することができる。有用な蛍光性ドーパントには、先にホスト材料として記載した材料が含まれる。他の有用な蛍光性ドーパントとして、置換型もしくは無置換型のアントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン、チオピラン、ポリメチン、ピリリウム及びチアピリリウムの各化合物の誘導体、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス(アジニル)アミンホウ素化合物、ビス(アジニル)メタン化合物、ナフチリジン、フルオランテン、フラン、インドール、チアフェン、ベンゾキサンテン、ピレン、ペロピレン、ターフェニル、クアテルフェニル、クインクエフェニル、セクシフェニル、アンタントレン、ビスアントレン化合物、N,N,N',N'-四置換型ベンジデン誘導体、N,N,N',N'-テトラアリールベンジデン誘導体及びカルボスチリル化合物又はこれらの組合せが挙げられるが、限定はされない。また、これらの種類の材料の誘導体が有用なホスト材料又はその組合せとして機能する場合もある。ホスト材料が、３以上のフェニレン部分を含有する化合物であることも多い。
以下、有用なドーパントの具体例を挙げるが、これらに限定はされない。
【００５２】
【化９】
2004282008.tif 000011
【００５３】
【化１０】
2004282008.tif 000012
【００５４】
【化１１】
2004282008.tif 000013
【００５５】
【化１２】
2004282008.tif 000014
【００５６】
【化１３】
2004282008.tif 000015
【００５７】
他の放出性材料として、米国特許第４５３９５０７に記載されている各種複素環式蛍光増白剤が挙げられる。
【００５８】
放出性材料は高分子材料、２種以上の高分子量材料のブレンド又はドープしたポリマーもしくはポリマーブレンドであることができる。放出性材料は、ドーパントを含むか又は含まずに、２種以上の非高分子量材料及び高分子材料を組み合わせたものであってもよい。典型的なドーパントは、先に非高分子量分子について記載したものである。非高分子量ドーパントは、高分子量ホストに分子レベルで分散させてもよいし、また該ドーパントを少量成分としてホストポリマーに共重合させて添加してもよい。典型的な高分子量材料として、Diaz-Garciaの米国特許第５８８１０８３号明細書に記載されている、置換型及び無置換型のポリ(p-フェニレンビニレン)(PPV)誘導体、置換型及び無置換型のポリ(p-フェニレン)(PPP)誘導体、置換型及び無置換型のポリフルオレン(PF)誘導体、置換型及び無置換型のポリ(p-ピリジン)、置換型及び無置換型のポリ(p-ピリダルビニレン)誘導体並びに置換型及び無置換型のポリ(p-フェニレン)ラダーポリマー及びステップ-ラダーポリマー、並びにそれらのコポリマーが挙げられるが、これらに限定はされない。置換基には、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、ニトロ、チオ、ハロ、ヒドロキシ及びシアノが含まれるが、これらに限定はされない。典型的なポリマーはポリ(p-フェニレンビニレン)、ジアルキル置換型、ジアリール置換型、ジアミノ置換型又はジアルコキシ置換型ＰＰＶ、モノアルキル-モノアルコキシ置換型ＰＰＶ、モノアリール置換型ＰＰＶ、9,9'-ジアルキル又はジアリール置換型ＰＦ、9,9'-モノアルキル-モノアリール置換型ＰＦ、9-モノアルキル又はアリール置換型ＰＦ、ＰＰＰ、ジアルキル置換型、ジアミノ置換型、ジアリール置換型又はジアルコキシ置換型ＰＰＰ、モノアルキル置換型、アリール置換型、アルコキシ置換型又はアミノ置換型ＰＰＰである。さらに、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVK)、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン及びPEDOT/PSSとも呼ばれているポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(4-スチレンスルホネート)のようなコポリマー、といった高分子量材料を使用することもできる。
【００５９】
有用なスペーサ材料は、ポンプビーム６０光の放出波長以上において有意でない吸収を有する材料である。先に記載した1,1-ビス-(4-ビス(4-メチル-フェニル)-アミノ-フェニル)-シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）の他に、有用な材料として1,2,3,4-テトラフェニルナフタレン、モノ-、1,3-ジ-、1,3,5-トリ-及び1,3,5,7-テトラアリールアダマンタン、テトラアリールメタン並びにトリプチセン又はこれらの組合せが挙げられる。
【００６０】
【化１４】
2004282008.tif 000016
【００６１】
さらにスペーサ材料には、置換型もしくは無置換型の1,2,3,4-テトラフェニルナフタレン、1,3,5-トリ(3,5-ジメチルフェニル）アダマンタン、1,3,5,7-テトラ(4-ビフェニル)アダマンタン、1,1-ビス-(4-ビス(4-メチル-フェニル)-アミノ-フェニル)-シクロヘキサン、テトラ(4-ビフェニル)メタン、もしくは2-t-ブチル-9,10-o-ベンゼノ-9,10-ジヒドロアントラセン又はこれらの組合せを含めることもできる。
【００６２】
上述した有機材料は昇華法により適宜付着されるが、薄膜形成性を高めるため、任意のバインダーと共に溶剤から付着させてもよい。当該材料がポリマーである場合には、溶剤付着法が好適である。昇華法により付着すべき材料は、例えば、米国特許第６２３７５２９号明細書に記載されているように、タンタル材料を含むことが多い昇華体「ボート」から気化させてもよいし、当該材料をまずドナーシート上にコーティングし、その後基板に接近させて昇華させてもよい。複数材料の混合物を含む層は、独立した複数の昇華体ボートを利用してもよいし、予め混合した後単一のボート又はドナーシートからコーティングしてもよい。パターン化付着は、シャドーマスク、一体型シャドーマスク（米国特許第５２９４８７０号明細書）、ドナーシートからの空間画定型感熱色素転写（米国特許第５６８８５５１号、同第５８５１７０９号及び同第６０６６３５７号明細書）及びインクジェット法（米国特許第６０６６３５７号明細書）を利用して達成することができる。
【００６３】
ほとんどの有機レーザデバイスは湿分及び／又は酸素に対して感受性を示すため、窒素又はアルゴンのような不活性雰囲気において封入されることが一般的である。封止されたデバイスには、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレー、シリカゲル、ゼオライト、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、スルフェート、金属ハロゲン化物及び金属過塩素酸塩のような乾燥剤を導入することができる。封入法及び乾燥法として、米国特許第６２２６８９０号明細書に記載されている方法が挙げられるが、これらに限定はされない。さらに、当該技術分野では、封入用として、SiＯx、テフロン(登録商標)及び交互無機／高分子層のようなバリア層が知られている。
本明細書中で参照した特許その他の刊行物の全内容を本明細書の一部とする。
【実施例】
【００６４】
以下の実施例は、本発明の理解を深めるために提供するものであって、何ら本発明を限定するものではない。
例１
材料の溶液での紫外（ＵＶ）吸収スペクトル及び蛍光放出スペクトルが有用なドーパント及びホスト材料を例証する。代表的な材料の溶液ＵＶ吸収スペクトル及び蛍光放出スペクトルを図３〜図４６に示す。Ｌ５９（ＴＨＦ）、Ｌ６０（水）及びＬ６２（８酢酸スクロース）を除くすべての溶液スペクトルが、酢酸エチル溶液によるものである。
【００６５】
下記の表に、ホスト材料の放出とドーパント材料の吸収との重なりを示す。「Ｘ」は、局部吸収極大に対するドーパント吸収が５％以上ある波長において、局部放出極大に対するホスト放出が５％以上あることを示す。「０」は、重なりがまったくない（又は少ない）ことを示す。
【００６６】
【表１】
2004282008.tif 000017
【００６７】
明らかに、ホスト材料の放出がドーパント材料の吸収と重なるようなホスト材料とドーパント材料との組合せが数多く存在する。先に述べたように、ホスト材料及びドーパント材料の双方に有用な材料もあり得る。例えば、放出性材料Ｆ２は、（上記表中の他のすべてのドーパントに対する）ホストとしても（上記表中のＣＯ１を除く他のすべてのホスト材料に対する）ドーパントとしても作用するように適当な吸収及び放出を有することが例証されている。
【００６８】
例２
デバイスの分光特性及びパワー特性をテストするため、４インチのシリコン基板上に有機系垂直共振器レーザ構造体１０を堆積した。基板の上に、従来型の電子ビーム蒸着法により、低屈折率層及び高屈折率層のそれぞれSiO2及びTiO2を交互させてなる底部誘電体スタック３０を堆積させた。底部誘電体スタックの６６０nmにおけるピーク反射率は〜９９．９５％であった。底部誘電体スタックの上には、高真空熱蒸発法により、活性領域４０を堆積させた。活性領域の組成は、ＴＡＰＣを１９０nm、Ａｌｑとドーパントを２０nm、そしてＴＡＰＣを１８８nmとした。一例では、ドーパントを濃度１％のＬ３９とし、他方の例では、ドーパントを濃度０．５％のＬ６２とした。活性領域４０に続き、６００nmにおけるピーク反射率の測定値が９９．８５％となるようにSiO2層とTiO2層とを交互させてなる上部誘電体スタック５０を堆積させた。上部誘電体スタック５０は、電子ビーム蒸着法により、平均基板温度７２℃において堆積させた。
【００６９】
ポンプビーム６０は、５mWの日亜レーザダイオードからの４０４nmの出力とし、これを上部誘電体スタックの上に法線から約３０°に方向付けた。ポンプレーザは可変反復速度（５KHz〜５MHz）において５０n秒のレーザパルスを発生した。ポンプビーム強度は２つのＮＤホイールを組み合わせることにより調整し、それを、焦点距離１２５mmの対物レンズによってレーザ共振器面に集中させた。デバイスの上面に焦点を合わせた近視野カメラ系を使用することにより、スポットサイズ〜２０×２９μｍを測定した。共振器からのレーザ放出７０は、Spexダブルモノクロメータ（０．２２ｍ）の入口スリットの上に、該スリットに最も近い１００mmｆ４レンズと５０mmｆ２レンズとの組合せにより焦点を合わせた（その結果、レーザの近視野画像の倍率が２倍になった）。モノクロメータの解像度は約０．４５nmであり、その出力を冷却式Hamamatsu光増倍管により検出した。
【００７０】
デバイス面上のポンプビーム６０パワー密度〜１０Ｗ／cm2（レイジング閾値より上）において測定された２つの例の分光特性及び強度特性を下記の表に示す。分光線幅はレーザピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）に相当する。
【００７１】
【表２】
2004282008.tif 000018
【００７２】
上記の表から、Ｌ６２ドーパントを含有するデバイスの方が、５KHzにおいて発生したレーザピーク強度が高いことがわかる。さらに、そのレーザ強度は、ポンプビーム反復速度を５MHzに高くすることにより受ける影響が小さい。その結果、熱光効果による分光拡幅を受けにくくなる。
【００７３】
例３
本例では、緑色ドーパントを含有するレーザ素子について対比を行った。デバイスの構造は例２のものと類似するが、但し、活性領域層の厚さは、ＴＡＰＣが１３７nm、Ａｌｑとドーパントが５０nm、そしてＴＡＰＣが１２２nmとなるようにした。本例の４種のドーパントは、０．５％のＬ３０、０．７５％のＬ５５、０．７５％のＬ５４及び０．７５％のＬ５３とした。底部誘電体スタック３０の５６０nmにおけるピーク反射率は〜９９．９８％であり、一方、上部誘電体スタック５０の５６０nmにおけるピーク反射率は〜９９．３％であった。デバイス面上のポンプビームパワー密度〜１０Ｗ／cm2において測定された４つの例の分光特性及び強度特性を下記の表に示す。
【００７４】
【表３】
2004282008.tif 000019
【００７５】
上記の表から、Ｌ３０ドーパントを含有するデバイスが、５KHzにおいて最も高いレーザピーク強度を発生したことがわかる。さらに、そのレーザ強度は、ポンプビーム反復速度を５MHzに高くすることにより受ける影響が最も小さい。その結果、少なくとも上記のレーザ特性に関しては、Ｌ３０が、典型的なピロメテン系ドーパントよりも、レーザ素子内のドーパントとして適していることとなる。
【００７６】
例４
本例では、ドーパントは同一（Ｌ３０）であるが、含まれるホストが異なるレーザ素子について対比を行った。デバイスの構造は例３のものと類似するが、但し、活性領域層の厚さは、ＴＡＰＣが１５０nm、ホストと０．５％のＬ３０が２５nm、そしてＴＡＰＣが１３４nmとなるようにした。本例では、ポンプビーム６０の集光に１０００mmレンズを使用した結果、デバイス面上のポンプビーム６０のスポットサイズが１６０×２３２μｍとなった。デバイス面上のポンプビームパワー密度〜０．３Ｗ／cm2において測定された２つの例の分光特性及び強度特性を下記の表に示す。
【００７７】
【表４】
2004282008.tif 000020
【００７８】
上記の表から、ホスト材料としてＴＢＡＤＮを使用すると、レイジング強度が２８％高くなることがわかる。この増加は、ポンプビーム６０のＴＢＡＤＮによる吸収が、Ａｌｑによる吸収よりも増加した（４０５nmにおいて〜４０％）ことが主因となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明による光ポンピング式有機系垂直共振器レーザを示す略側面図である。
【図２】本発明による活性領域内の利得領域配置を示す光ポンピング式有機系垂直共振器レーザを示す略側面図である。
【図３】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１１】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１３】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１４】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１５】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１６】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１７】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１８】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図１９】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２０】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２１】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２２】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２３】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２４】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２５】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２６】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２７】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２８】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図２９】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３０】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３１】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３２】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３３】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３４】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３５】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３６】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３７】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３８】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図３９】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４０】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４１】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４２】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４３】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４４】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４５】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【図４６】本発明により使用することができる各種ホスト及びドーパント材料の吸収／放出スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
１０…有機系垂直共振器レーザデバイス
２０…基板
３０…底部誘電体スタック
４０…有機活性領域
５０…上部誘電体スタック
６０…ポンプビーム
７０…レーザ放出
１００…周期的利得領域
１１０…スペーサ層
１２０…定在波電磁場パターン
【図１】
2004282008.tif 000021
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004282008.tif 000029
【図１０】
2004282008.tif 000030
【図１１】
2004282008.tif 000031
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2004282008.tif 000034
【図１５】
2004282008.tif 000035
【図１６】
2004282008.tif 000036
【図１７】
2004282008.tif 000037
【図１８】
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【図１９】
2004282008.tif 000039
【図２０】
2004282008.tif 000040
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2004282008.tif 000049
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
2004282008.tif 000059
【図４０】
2004282008.tif 000060
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
2004282008.tif 000064
【図４５】
2004282008.tif 000065
【図４６】
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【外国語明細書】
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