英国帝国理工学院科学家在近期《自然—材料学》（Nature Materials）杂志上发表文章称，他们通过对一种被称为PFO的塑料材质的分子结构进行改进，最终解决了塑料激光二极管的制造难题。这意味着以塑料半导体作为材质的激光二极管有望很快应用于CD播放器等电子产品中。

 

目前在各类电子产品中被广泛应用的激光二极管都是由无机半导体材料制成的，如砷化镓、氮化镓及其相关合金等。电流的正负电荷在激光二极管的材料内部相结合产生出激光发生需要的初始光，之后，初始光被驱动多次来回穿梭于半导体材料，并且每穿过一次光强都会增加，那么一段时间以后，一束发散性小、强度高、定向性好的激光束就产生了。

 

在过去的20年里，尽管在有机分子半导体领域里也取得了很多的成就，例如一系列特别塑料的产生以及很多基于该类塑料的重要设备都得到了成功的应用，其中包括发光二极管、场效应晶体管以及光敏二极管等。然而，塑料激光二极管却在近十几年里没有取得任何的突破。直到现在，人们仍然普遍认为塑料半导体激光二极管几乎不可能生产出来，主要因为这一领域有一个重大阻碍———种既可以维持足够大电流又可以提供有效初始光的塑料材质至今没有被发现或发明。

 

现在，帝国理工学院的科学家们找到了符合要求的材料。他们对日本住友化学公司合成的、与蓝光塑料PFO密切关联的塑料进行了研究，通过轻微改变该塑料的化学结构生产出一种新型材料，可以比原材料多传递200倍的电荷却不会损耗它的发光效能，同时也提高了激光的产生能力。

 

该研究小组带头人，帝国理工学院物理系多纳尔·布拉德利教授说：“这是一次真正的突破。此前的研究大多是为电子设备和光电子设备设计聚合物，只涉及到加强材料的一种特质。然而，结果并不理想，因为当人们尝试去提高塑料半导体的发光性能时，导电性能会受到损害，而提高导电性能就会影响其发光性能。”

 

研究小组成员保罗·斯塔夫里诺补充说，对PFO结构的修改则使研究人员成功地协调了这两个先前水火不容的特性，这意味着塑料发光二极管将成为现实。

 

塑料激光二极管的优势并不仅仅在于它的生产成本低廉以及其易整合的特性，它将比目前的激光二极管拥有更多优点。目前可用的激光二极管不能涵盖所有的可见光谱，这限制了显示器和分光镜的应用，而应用于波导和光学纤维的标准塑料则可以覆盖全部波长。这种新型塑料激光二极管也能够产生从近紫外到近红外的更广泛的波长。（来源：科技日报 张佳星）

 

（《自然—材料学》（Nature Materials），doi:10.1038/nmat2165，Boon Kar Yap，Donal D. C. Bradley）