JP2004327634A

JP2004327634A - レーザ発振器

Info

Publication number: JP2004327634A
Application number: JP2003119001A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Yamazaki; 寛子山崎; Akihisa Shimomura; 明久下村; Tetsushi Seo; 哲史瀬尾; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18
Also published as: US7505487B2; CN1540819A; US20040213308A1; CN100479275C

Abstract

【課題】本発明は可視領域に発振波長を有し、なおかつ出力光の変換効率を高め、消費電力を抑えることができるるレーザ発振器の提供を課題とする。
【解決手段】基板上に形成された発光素子と、光共振器とを有するレーザ発振器であって、発光素子は、発光層と、発光層を間に挟んでいる陽極及び陰極とを有し、発光層は、ホスト材料と、ホスト材料に１０ｗｔ％以上の濃度で分散された燐光材料とを有しており、陽極及び陰極は透光性を有しており、光共振器により、燐光材料のエキシマ状態からの発光のうち、発光層と交差する一方向の光を、増幅することを特徴とするレーザ発振器。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマの誘導放出によってレーザ光が得られるレーザ発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、他のガスまたは固体レーザと比較してレーザ発振器を飛躍的に小型化、軽量化できるというメリットを有しており、光集積回路において光インターコネクションにより信号の送受を行なうための光源として、光ファイバーなどを光導波路として用いる光通信の光源として、さらには光ディスク、光メモリーなどの記録媒体への記録を行なう際の光源として、様々な分野で実用化されている。そして半導体レーザの発振波長は青色から赤外までと広範囲に及ぶが、一般的に実用化されている半導体レーザは、例えばＧａＡｓレーザ（波長０．８４μｍ）、ＩｎＡｓレーザ（波長３．１１μｍ）、ＩｎＳｂレーザ（波長５．２μｍ）、ＧａＡｌＡｓ（波長０．７２μｍ〜０．９μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．０μｍ〜１．７μｍ）のように、その発振波長が赤外領域に存在するものが多い。
【０００３】
レーザ光の指向性やビームスポットを光学系で絞り込む際の回折限界はレーザ光の波長に依存しており、具体的には波長が短くなるほどレーザ光の指向性が高まり、回折限界が小さくなることが知られている。レーザ光の指向性が高まるとディスクリネーションが抑えられるため、光通信や光集積回路における光インターコネクションにおける信号の送受の確実性を高め、光集積回路の高集積化することができる。また回折限界を小さくするとレーザ光のビームスポットをより小さく絞り込むことができるので、光ディスクや光メモリーなどの記録媒体への記録を高密度に行ない、記録媒体の大容量化を実現することができる。従って、上記半導体レーザを用いたいずれの分野においても、レーザ光の短波長化は重要な課題であり、発振波長を可視領域に有する半導体レーザの実用化に関する研究が数多くなされている。
【０００４】
下記特許文献１には、ピーク波長がλが５１０ｎｍである有機半導体レーザに関して記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１５６５３６号公報（第１１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで半導体レーザの励起（ポンピング）方法として、接合を作ってキャリアを注入する方法、電子線励起法、光励起法、なだれ破壊励起法等、様々な方法が知られている。半導体レーザにおいて誘導放出光を得るためには、上記方法に代表される励起方法を用いて、反転分布の状態を作り得るような強いエネルギー（ポンピングエネルギー）を、レーザ媒質として機能する半導体に与える必要がある。さらに実際にレーザ光を発振するためには、反転分布の状態を形成するだけでは不充分であり、誘導放出が吸収やその他共振器内に生じる全ての損失を上回るように、発振開始に必要な閾値以上のポンピングエネルギーをレーザ媒質に与えなくてはならない。
【０００７】
この発振開始に必要なポンピングエネルギーの値は、レーザ媒質を構成している物質の特性に左右されるため、半導体レーザの種類によってまちまちである。該ポンピングエネルギーが小さい半導体レーザほど、励起入力の出力光への変換効率が高く、消費電力を抑えることができるので好ましい。そのため、ポンピングエネルギーを抑えつつ、出力光の変換効率を高めることができる半導体レーザの提案が望まれている。特に光集積回路のように消費電力が商品価値に直結するような分野では、半導体レーザの高変換効率化への要求は切実である。
【０００８】
上述したような技術的背景のもと、本発明は可視領域に発振波長を有し、なおかつ出力光の変換効率を高め、消費電力を抑えることができるレーザ発振器の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、三重項励起状態にある分子が会合することでエキシマを形成することができる燐光材料を含んだレーザ媒質を用い、レーザ発振器を形成する。本発明においてレーザ発振器は、光共振器と励起部とを有し、励起部はレーザ媒質（励起媒質）と、該レーザ媒質にポンピングエネルギーを供給するポンピング源とを有する。また燐光材料は、三重項励起状態を発光に変換できる材料、すなわち三重項励起状態から基底状態に戻る際に得られる燐光を放出できる材料を意味する。
【００１０】
具体的に本発明のレーザ発振器では、燐光材料として、白金を中心金属とする有機金属錯体を用い、レーザ媒質中に該燐光材料を１０ｗｔ％以上の高濃度で分散させる。本発明者は、上記濃度で燐光材料を分散させる事が、エキシマを形成するのに有効であることを見出した。また白金を中心金属とする有機金属錯体を用いることで、可視領域の一部である５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域にピークを有するエキシマ状態からの発光（エキシマ発光）と燐光を得ることができる。なお該燐光材料から得られる光は、エキシマ発光と燐光の他、一重項励起状態から基底状態に戻る際の蛍光を含んでいても良い。燐光材料の濃度をより高めることで、エキシマ発光のみを得ることもできる。
【００１１】
エレクトロルミネッセンスでは、一重項励起状態と三重項励起状態が１：３の割合で生成すると考えられているため、燐光材料を用いることにより高い発光効率を達成できることが知られている。そして三重項励起状態にある分子と基底状態にある分子とが会合することで形成されるエキシマは、三重光励起状態を経ているため、一重項励起状態の分子に比べて励起寿命が長い。そのため、上記燐光材料を含んだレーザ媒質において発生するエキシマ発光は、燐光とほぼ同じ程度の長い寿命を有する。
【００１２】
図１（Ａ）に、三重項励起状態にある分子Ｍが会合することで形成されるエキシマのエネルギー準位を示す。図１（Ａ）に示すように、基底状態（エネルギーＥ_１）の分子Ｍにポンピングエネルギーを与えると励起し、三重項励起状態（エネルギーＥ_２）の分子Ｍ^＊が得られる。この三重項励起状態の分子Ｍ^＊は、基底状態にある分子Ｍと会合し、エネルギーＥ_２よりもややエネルギーの低い励起状態（エネルギーＥ_３）の、励起２量体［Ｍ＋Ｍ］^＊を形成する。この励起状態（エネルギーＥ_３）から基底状態（エネルギーＥ_１）に戻る際に発せられる光（ｈν）が、エキシマ発光に相当する。
【００１３】
励起２量体［Ｍ＋Ｍ］^＊の励起寿命は、三重項励起状態の寿命と同じ程度であり、一重項励起状態における励起寿命に比べて比較的長い。よって、反転分布の状態を、一重項励起状態の場合よりも小さいポンピングエネルギーで形成することができる。
【００１４】
さらに本発明ではエキシマを用いて反転分布の状態を形成するので、単量体の場合と比べて、小さいポンピングエネルギーでレーザ光を発振することができる。エキシマの場合と単量体の場合の比較のために、図１（Ｂ）に、三重項励起状態にある単量体の分子Ｍのエネルギー準位を示す。図１（Ｂ）に示すように、基底状態（エネルギーＥ_１）の分子Ｍにポンピングエネルギーを与えると励起し、三重項励起状態（エネルギーＥ_２）の分子Ｍ^＊が得られるとする。そして図１（Ｂ）ではエキシマが形成されないと仮定すると、この三重項励起状態の分子は励起寿命が来ると基底状態（エネルギーＥ_１）に戻り、その際に燐光（ｈν）を放出する。
【００１５】
図１（Ａ）と図１（Ｂ）を比較すると、図１（Ａ）の場合では、１つの分子Ｍをポンピングエネルギーにより励起させることで、結果的に２つの分子を励起状態に導くことができるが、図１（Ｂ）の場合では、ポンピングエネルギーによって各分子が個別に励起させることになる。よってエキシマを形成する場合の方が、単量体の場合よりも、小さいポンピングエネルギーで反転分布の状態を形成することができる。
【００１６】
なお上述したように、上記燐光材料から得られる発光は、燐光材料の濃度を高めることでエキシマ発光のみを得ることができるが、濃度によっては全てエキシマ発光というわけではなく、三重項励起状態の単量体から得られる燐光も含まれている場合もある。よって、光共振器内において定在波が形成されるように、光共振器を構成する２つのミラー間の長さ（共振器長）や、ミラー間におけるレーザ媒質の長さを各光の波長に合わせて最適化することで、光共振器内で増幅させる光を選択することができる。
【００１７】
励起方法は、光励起法であっても、接合を作り、それを通してキャリアを注入する方法であっても、その他の励起方法であってもよい。ただし、光励起法を用いる場合、増幅させたい光と同じ波長の光が励起光に含まれるようにする。また、キャリアを注入する方法の場合、該燐光材料を発光層に含む発光素子を形成し、電流によって直接電子・正孔対を形成するようにしても良い。具体的に本発明で用いる発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が得られる発光層と、陽極と、陰極とを有している。発光層は陽極と陰極の間に設けられており、発光層と陽極の間にホール注入層、ホール輸送層等、発光層と陰極の間に電子注入層、電子輸送層等が設けられていても良い。この場合、発光層を含む、陽極と陰極の間に設けられた全ての層を、電界発光層と呼ぶ。電界発光層を構成する層の中に、無機化合物を含んでいる場合もある。エキシマを効率的に形成するためには、発光層に接して設けられるホール輸送層またはホール注入層のイオン化ポテンシャルをホスト材料もしくは発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きくするか、または、ホスト材料もしくは発光層のイオン化ポテンシャルの方が大きくても、その差を０．４ｅＶ未満とするのが好ましい。
【００１８】
本発明は上記構成により、可視領域に発振波長を有するレーザ光を発振し、なおかつ出力光の変換効率を高め、消費電力を抑えられるレーザ発振器を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２を用いて、本発明のレーザ発振器の構成について説明する。図２（Ａ）は、光励起法を用いた本発明のレーザ発振器の構成を示す。本発明のレーザ発振器は、燐光材料を含むレーザ媒質１０１と、光共振器１０２と、励起光源１０３とを有している。本発明においてレーザ媒質１０１には、白金を中心金属とする有機金属錯体が含まれている。具体的には、下記構造式（１）〜（４）で示される物質が１０ｗｔ％以上の濃度でホスト材料に分散されたレーザ媒質１０１を用いれば、燐光発光とそのエキシマ発光の両方を導出することができる。
【００２０】
【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【００２１】
また燐光材料をゲスト材料とする際のホスト材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物を用いることができる。広く用いられている材料として、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）や、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）などがある。また、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）や、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【００２２】
その他、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）などのオキサジアゾール誘導体、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］（略称：ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
【００２３】
また、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾリル−ビフェニル（略称：ＣＢＰ）などのバイポーラ性の材料も用いることができる。
【００２４】
例えば、ホスト材料としてＣＢＰを用い、ゲスト材料として上記構造式（１）で表されるＰｔ（ｔｐｙ）ａｃａｃを用い、その濃度が１５ｗｔ％となるように調整し、共蒸着法により２０ｎｍの膜厚でレーザ媒質を形成した場合、レーザ媒質からは、Ｐｔ（ｔｐｙ）ａｃａｃの燐光発光による緑色（〜４９０ｎｍおよび〜５３０ｎｍ）、エキシマ発光による橙色（〜５７０ｎｍ）の３成分が得られる。本実施の形態ではエキシマ発光（〜５７０ｎｍ）を光共振器１０２を用いて増幅し、レーザ光を得ることができる。
【００２５】
励起光源１０３は、具体的には、Ｘｅ、ＫｒまたはＡｒを封入したフラッシュランプ、超高圧水銀ランプ、窒素レーザ、ＧａＡｓ_ｘＰ_{（１−ｘ）}半導体レーザ等を用いることができる。
【００２６】
図２（Ａ）において光共振器１０２は、光を反射する反射材１０２ａ、１０２ｂを有している。そして、反射材１０２ａ、１０２ｂは、レーザ媒質１０１において発生した光が光共振器１０２内において反射材１０２ａ、１０２ｂ間を往復するように配置されている。そして、光共振器１０２に用いられている反射材１０２ａ、１０２ｂは、一方の光の反射率が他方の反射率よりも高くなるようにすることで、反射率の低い方の反射材（ここでは反射材１０２ｂ）から、レーザ光が得られる。
【００２７】
また１０４は、モードロックするためのピンホールに相当する。なお、ピンホール１０４は必ずしも設ける必要はなく、またモードロックするためにピンホールではなく他の変調素子を設けるようにしても良い。
【００２８】
なお、反射材１０２ａ、１０２ｂとしてミラーを用いることが可能であるが、レーザ媒質１０１において発生した光を共振させてレーザ光が得られる程度に、光共振器内に光を閉じ込めることができる構成を有していれば、反射材はミラーに限定されない。レーザ媒質１０１に比べて、光共振器内に光を閉じ込めることができる程度に屈折率が低い材料を用い、光共振器１０２を形成することができる。例えば、酸化珪素膜や金属などを用いても良い。
【００２９】
また励起光源１０３はレーザ媒質１０１にポンピングエネルギーを供給するポンピング源に相当する。本実施の形態では、励起光源１０３から発せられる励起光により、レーザ媒質１０１に含まれる燐光材料の分子が三重項励起状態に励起され、該励起された分子と隣接する基底状態の分子とで、エキシマが形成される。そして該エキシマから自然放出されたエキシマ発光によって誘導放出が生じ、光共振器１０２の反射材１０２ａ、１０２ｂ間を結ぶ軸方向の光のみが選択的に増幅され、反射材１０２ｂからレーザ光が発振される。
【００３０】
なお燐光材料を含むレーザ媒質１０１から得られる光は、エキシマ発光のみならず、燐光も含む。エキシマ発光によってレーザ光を得る場合、共振器長の長さＬが、エキシマ発光の波長λの半分の整数倍となるように、反射材１０２ａ、１０２ｂを配置する。同様に、レーザ媒質１０１から得られる燐光を用いてレーザ光を得る場合には、共振器長の長さＬが、該燐光の波長λの半分の整数倍となるように、反射材１０２ａ、１０２ｂを配置する。
【００３１】
なおエレクトロルミネッセンスが得られる電界発光材料は、一般的に水分、酸素などにより劣化が促進される傾向を有している。そこで本実施の形態では、レーザ媒質１０１を封止した状態で、光共振器１０２内に配置する。図２（Ｂ）に、図２（Ａ）に示した、封止されている状態のレーザ媒質１０１の拡大図を示す。
【００３２】
図２（Ｂ）では、レーザ媒質１０１が、基板１０５と複数の絶縁膜１０６〜１０８によって封止されている様子を示している。具体的には、基板１０５上に成膜された絶縁膜１０６に接するように、レーザ媒質１０１が成膜されている。そして該レーザ媒質１０１を覆うように、絶縁膜１０６上に、絶縁膜１０７、１０８が順に成膜されている。なお、絶縁膜１０６〜１０８は、レーザ媒質１０１への水分や酸素の侵入を抑える効果が比較的高く、またレーザ媒質１０１において発生する光を透過することができる絶縁膜を用いる。例えば、酸化窒化珪素や窒化珪素等に代表されるような、窒素を含む絶縁膜を用いるのが望ましい。また、レーザ媒質１０１を封止するのに用いる絶縁膜の数はこれに限定されない。また絶縁膜は無機の材料に限らず、有機の材料で形成された絶縁膜であってもよいし、無機と有機の絶縁膜を積層していても良い。また上述した絶縁膜に加えて、導電性を有する膜を用いていても良い。
【００３３】
図２（Ｂ）は、レーザ媒質１０１の封止の１つの形態を示しているに過ぎず、本発明はこれに限定されない。図２（Ｃ）に、図２（Ｂ）とは異なる形態で、レーザ媒質１０１を封止している様子を示す。
【００３４】
図２（Ｃ）では、基板１１０上に成膜された絶縁膜１１１に接するように、レーザ媒質１０１が成膜されている。そして該レーザ媒質１０１を覆うように、絶縁膜１１１上に絶縁膜１１２が成膜されている。そして、レーザ媒質１０１は絶縁膜１１２上に形成されたシール材１１４によって囲まれており、充填材１１５と共に基板１１０とカバー材１１３の間に封止されている。充填材１１５として酸化バリウム等の吸湿性物質が添加された樹脂を用いることができる。樹脂は、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。なお、充填材１１５として、窒素やアルゴンなどの不活性な気体も用いることが可能である。
【００３５】
なお図２に示したレーザ発振器の構成は、本発明のレーザ発振器の一実施形態に過ぎない。本発明のレーザ発振器に用いられる励起法は、本実施の形態で示した光励起法に限定されず、その他の励起法であってもよい。
【００３６】
白金を中心金属とする上記有機金属錯体の励起２量体の励起寿命は、三重項励起状態の寿命と同じ程度であり、一重項励起状態における励起寿命に比べて比較的長い。よって、一重項励起状態の場合よりも小さいポンピングエネルギーで反転分布の状態を形成することができる。また、１つの分子をポンピングエネルギーにより励起させることで、結果的に２つの分子を励起状態に導くことができるので、さらに小さいポンピングエネルギーで反転分布の状態を形成することができる。従って、レーザ発振に必要とされる消費電力を抑えることができる。そして、エキシマ発光によって得られるレーザ光は、その発振波長が赤外領域よりも波長の短い可視領域に存在するため、よりレーザ光の指向性を高く、回折限界を小さくすることができる。
【００３７】
なお本実施の形態では、レーザ媒質で形成されている膜と交差する一方向、具体的には膜厚方向において、誘導放出で得られる光が増幅されているが、本発明はこれに限定されない。誘導放出で得られる光の増幅される方向が、レーザ媒質で形成される膜の面内に存在するようにしても良い。
【００３８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、キャリアを注入する方法を用いた本発明のレーザ発振器の構成について説明する。
【００３９】
キャリアをレーザ媒質に注入するために、該レーザ媒質を発光層とし、該発光層を間に挟んで存在する陽極及び陰極とを有した発光素子を形成する。そして該発光素子に励起電流を供給することでレーザ媒質中の燐光材料を励起し、発せられた光を光共振器で共振させ、レーザ光を得る。
【００４０】
図３（Ａ）に、本実施の形態で用いる発光素子の素子構造を示す。図３（Ａ）に示す発光素子は、陽極３０１と陰極３０７の間に電界発光層３０８を挟んだ構造を有している。電界発光層３０８は、陽極３０１側から順次積層された、ホール注入層３０２、ホール輸送層３０３、発光層３０４、電子輸送層３０５、電子注入層３０６を有している。そして発光層３０４では、ホスト材料に上述した白金錯体（上記構造式（１）〜（４））のような燐光材料を高濃度（具体的には１０ｗｔ％以上）に分散しており、燐光発光とエキシマ発光の両方を導出することができる。
【００４１】
なお本発明のレーザ発振器に用いる発光素子は、電界発光層に少なくとも上述した発光層を含めばよい。発光以外の機能を示す層（ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層）は適宜組み合わせることができる。上記各層に用いることのできる材料を、以下に具体的に例示する。ただし、本発明に適用できる材料は、これらに限定されるものではない。
【００４２】
ホール注入層３０２に用いることができるホール注入材料としては、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（略称：Ｈ_２−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）、ポリビニルカルバゾール（略称：ＰＶＫ）などを用いることもできる。また、五酸化バナジウムのような無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウムなどの無機絶縁体の超薄膜も有効である。
【００４３】
ホール輸送層３０３に用いることができるホール輸送材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。例えば、ＴＰＤや、その誘導体であるα−ＮＰＤなどがある。ＴＤＡＴＡや、ＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物も用いることができる。また４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾール）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）を用いても良い。なおエキシマを効率的に形成するためには、発光層３０４に接して設けられるホール輸送層３０３のイオン化ポテンシャルを、ホスト材料もしくは発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きくするか、または、ホスト材料もしくは発光層のイオン化ポテンシャルの方が大きくても、その差を０．４ｅＶ未満とするのが好ましい。例えば燐光材料として上記構造式（１）に記載の有機金属錯体を発光層３０４に用いる場合、ホール輸送層３０３にＴＣＴＡを用いることで、燐光材料のイオン化ポテンシャルとホール輸送層３０３のイオン化ポテンシャルを同じ程度の高さにすることができ、エキシマを効率的に形成することができる。
【００４４】
電子輸送層に用いることができる電子輸送材料としては、Ａｌｑ_３、Ａｌｍｑ_３、ＢｅＢｑ_２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）_２、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７などのオキサジアゾール誘導体、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺなどのトリアゾール誘導体、ＴＰＢＩのようなイミダゾール誘導体、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
【００４５】
電子注入層に用いることができる電子注入材料としては、上述した電子輸送材料を用いることができる。その他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ_２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ_２Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ）や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。
【００４６】
また、本発明の発光層に用いるホスト材料としては、上述した例に代表されるホール輸送材料や電子輸送材料を用いることができる。また、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾリル−ビフェニル（略称：ＣＢＰ）などのバイポーラ性の材料も用いることができる。
【００４７】
一方、本発明の発光素子における陽極材料としては、仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。陽極側を光の取り出し方向とするのであれば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電性材料を用いればよい。また、陽極側を遮光性とするのであれば、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ等の単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を用いることができる。あるいは、Ｔｉ、Ａｌ等の反射性電極の上に上述した透明導電性材料を積層する方法でもよい。
【００４８】
また、陰極材料としては、仕事関数の小さい導電性材料を用いることが好ましく、具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉなど）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いて形成することもできる。また、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ_２、Ｌｉ_２Ｏ等の電子注入層を用いる場合は、アルミニウム等の通常の導電性薄膜を用いることができる。また、陰極側を光の取り出し方向とする場合は、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属を含む超薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）との積層構造を用いればよい。あるいは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と電子輸送材料を共蒸着した電子注入層を形成し、その上に透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）を積層してもよい。
【００４９】
なお、以上で述べた本発明の発光素子を作製するに当たっては、発光素子中の各層の積層法を限定されるものではない。積層が可能ならば、真空蒸着法やスピンコート法、インクジェット法、ディップコート法など、どの様な手法を選んでも良いものとする。
【００５０】
図３（Ａ）に示した発光素子において、陽極３０１にＩＴＯ、ホール注入層３０２にＣｕ−Ｐｃ、ホール輸送層３０３にＴＣＴＡ、発光層３０４のホスト材料にＣＢＰ、ゲスト材料に上記構造式に示すＰｔ（ｔｐｙ）ａｃａｃ、電子輸送層３０５にＢＣＰ、電子注入層３０６にＣａＦ_２、陰極３０７にＡｌを用いた場合の、バンドダイアグラムを図３（Ｂ）に示す。
【００５１】
図３（Ｂ）に、ホール注入層３０２、ホール輸送層３０３、発光層３０４、電子輸送層３０５及び電子注入層３０６の、ＨＯＭＯ準位（イオン化ポテンシャル）及びＬＵＭＯ準位をそれぞれ示す。
【００５２】
もし図３（Ａ）に示す発光素子において、ホール輸送層３０３のイオン化ポテンシャル３１０が、発光層３０４のイオン化ポテンシャル３１１より高く、そのエネルギーギャップが０．４ｅＶ以上であるとすると、キャリアの大多数は、ホール輸送層３０３の発光層３０４との界面近傍において再結合し、ホール輸送層３０３から不必要な光が発せられてしまう。そこでこの現象を防ぐために、キャリアを発光層３０４において優先的に再結合させるために、ホール輸送層３０３のイオン化ポテンシャルを燐光材料のイオン化ポテンシャルよりも低くするか、もしくは、燐光材料のイオン化ポテンシャルの方が高くても、その差を０．４ｅＶ未満とするのが好ましい。上記構成により、ホール輸送層３０３から発光層３０４にホールが侵入しやすくなり、発光層３０４において優先的にキャリアを結合させることができる。さらに、ホール注入層３０２からホール輸送層３０３へホールが侵入しやすくなるように、ホール注入層３０２とホール輸送層３０３の間に、イオン化ポテンシャルがホール注入層３０２よりも低く、ホール輸送層３０３よりも高いような、もう１つのホール輸送層を設けても良い。
【００５３】
次に図４に、キャリアを注入する励起方法を用いた本発明のレーザ発振器の構成を示す。図４（Ａ）に示す本実施の形態のレーザ発振器は、燐光材料を含むレーザ媒質４０１と、光共振器４０２と、励起用電源４０３とを有している。レーザ媒質４０１は、実施の形態１と同様に、上記構造式（１）〜（４）で示される白金を中心金属とする有機金属錯体が、１０ｗｔ％以上の濃度でホスト材料に分散されている。具体的には、レーザ媒質４０１を用いれば、燐光発光とそのエキシマ発光の両方を導出することができる。
【００５４】
そして実施の形態１の場合と同様に、光共振器４０２は反射材４０２ａ、４０２ｂを有し、反射材４０２ａ、４０２ｂは、レーザ媒質４０１において発生した光が光共振器４０２内において反射材４０２ａ、４０２ｂ間を往復するように配置されている。そして、光共振器４０２に用いられている反射材４０２ａ、４０２ｂは、一方の反射率が他方の反射率よりも高くなるようにすることで、反射率の低い方の反射材（ここでは反射材４０２ｂ）から、レーザ光が得られる。また４０４は、モードロックするためのピンホールに相当する。なお、ピンホール４０４は必ずしも設ける必要はなく、またモードロックするためにピンホールではなく他の変調素子を設けるようにしても良い。
【００５５】
そして本実施の形態では、励起用電源４０３はレーザ媒質４０１にポンピングエネルギーを供給するポンピング源に相当する。励起用電源４０３からレーザ媒質に供給される励起電流により、レーザ媒質４０１に含まれる燐光材料の分子が三重項励起状態に励起され、該励起された分子と隣接する基底状態の分子とで、エキシマが形成される。そして該エキシマから自然放出されたエキシマ発光によって誘導放出が生じ、光共振器４０２の反射材４０２ａ、４０２ｂ間を結ぶ軸方向の光のみが選択的に増幅され、反射材４０２ｂからレーザ光が発振される。
【００５６】
図４（Ｂ）に、図４（Ａ）に示したレーザ媒質４０１と、該レーザ媒質４０１を発光層として用いる発光素子の拡大図を示す。図４（Ｂ）に示すように、キャリアの注入による励起方法の場合、レーザ媒質４０１を発光層とし、該発光層を間に挟むように陽極４１０と陰極４１１とを設け、発光素子を形成する。図４（Ｂ）では、絶縁膜４１２が成膜された基板４１３上に、陽極４１０、レーザ媒質４０１、陰極４１１が順に形成されているが、陽極４１０と陰極４１１は、その位置が入れ替わるように形成されていても良い。なお陽極４１０または陰極４１１と、発光層として機能するレーザ媒質４０１との間に、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などを適宜挿入するようにしても良い。また図４（Ａ）に示す光共振器４０２を用いる場合は、陽極４１０と陰極４１１は、レーザ媒質４０１で発生した光を透過するような電極を用いる。具体的には、透光性を有する材料で電極を構成しても良いし、材料そのものが透光性を有していなくとも、光を透過する程度の膜厚（例えば５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で、電極を形成しても良い。
【００５７】
そして、陽極４１０と陰極４１１との間を電流が順方向バイアスに流れるように、配線４１４を介して励起用電源４０３から励起電流が供給される。具体的には、配線４１４に接続されたＦＰＣ等のコネクター４１５を介して、励起用電源４０３から励起電流がレーザ媒質４０１に供給される。
【００５８】
そして図４（Ｂ）では、図２（Ｂ）の場合と同様に、陽極４１０と、陰極４１１と、レーザ媒質４０１とで形成される発光素子４１６は、単数または複数の層で構成される絶縁膜４１７で覆われており、該絶縁膜４１７によって水分又は酸素に曝されないよう発光素子４１６を封止し、電界発光材料の劣化を抑制することができる。なお図２（Ｃ）の場合と同様に、カバー材を用いて発光素子を封止しても良い。図４（Ｃ）に、基板４２０上に形成された発光素子４２１がシール材４２２によって囲まれており、充填材４２３と共に基板４２０とカバー材４２４の間に封止されている様子を示す。
【００５９】
なお、キャリアの注入を用いた励起方法の場合、陽極と陰極のいずれか一方に光を反射する材料で形成された電極を用い、該光を反射する電極と、反射材とで、レーザ媒質において発生した光を共振させるようにしても良い。
【００６０】
また本実施の形態では、レーザ媒質で形成されている膜の膜厚方向において誘導放出で得られる光が増幅されているが、本発明はこれに限定されない。誘導放出で得られる光の増幅される方向が、レーザ媒質で形成される膜の面内に存在するようにしても良い。
【００６１】
本実施の形態のようにキャリアの注入による励起方法を用いた場合、励起電流を制御することによって、直接出力光を変調することが可能である。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００６３】
（実施例１）
本実施例では、誘導放出で得られる光の増幅される方向が、レーザ媒質で形成される膜の面内に存在する場合の、反射材とレーザ媒質の位置関係について説明する。
【００６４】
図５（Ａ）に、キャリアの注入により励起させるレーザ発振器の、レーザ媒質と光共振器の位置関係を示す。５０１はレーザ媒質を支持するための基板であり、具体的に基板５０１上に、陽極５０２、レーザ媒質に相当する発光層を含む電界発光層５０３、絶縁膜５０４、陰極５０５が順に積層されている。そして絶縁膜５０４は溝状の開口部を有しており、該開口部において電界発光層５０３と陰極５０５が接している。そのため、電界発光層５０３のうち、該開口部において陰極５０５と重なる領域にキャリアが注入され、該領域において誘導放出による光が導出される。
【００６５】
光共振器５０７が有する反射材５０６ａ、５０６ｂは、間に電界発光層５０３を挟み、なおかつ該電界発光層５０３で形成される面とそれぞれ交差するように設けられている。そして電界発光層５０３から発せられた光が、反射材５０６ａ、５０６ｂによって共振することで、反射材５０６ａと反射材５０６ｂとを結ぶ軸と同じ方向に発振するレーザ光が得られる。
【００６６】
なお図５（Ａ）では、キャリアの注入による励起方法を用いた場合について示したが、励起方法はこれに限定されない。例えば光励起法を用いる場合、キャリアを注入する方法も同様に、光共振器が有する２つの反射材の間に、レーザ媒質を含む層を挟み、なおかつ該レーザ媒質を含む層で形成される面と２つの反射材がそれぞれ交差するように配置する。ただし、陽極と陰極は設ける必要はない。上記構成により、レーザ媒質を含む層から発せられる光が、２つの反射材によって共振することで、２つの反射材を結ぶ軸と同じ方向に発振するレーザ光が得られる。
【００６７】
次に図５（Ｂ）に、図５（Ａ）とは異なる構成を有する、キャリアの注入により励起させるレーザ発振器の、レーザ媒質と光共振器の位置関係を示す。５１１はレーザ媒質を支持するための基板であり、該基板５１１上に陽極５１２が形成されている。そして該陽極５１２上には、溝状の開口部を有する絶縁膜５１４と、該開口部に形成された電界発光層５１３とが形成されており、絶縁膜５１４及び電界発光層５１３上に、陰極５１５が形成されている。よって絶縁膜５１４が有する開口部と重なる領域において、陽極５１２と、電界発光層５１３と、陰極５１５とが順に接するように重なっており、該領域において誘導放出による光が導出される。
【００６８】
光共振器５１７が有する反射材５１６ａ、５１６ｂは、間に電界発光層５１３を挟み、なおかつ該電界発光層５１３で形成される面とそれぞれ交差するように設けられている。そして電界発光層５１３から発せられた光が、反射材５１６ａ、５１６ｂによって共振することで、反射材５１６ａと反射材５１６ｂとを結ぶ軸と同じ方向に発振するレーザ光が得られる。
【００６９】
そして図５（Ｂ）では、電界発光層５１３から発せられた光を効率的に閉じ込めるために、絶縁膜５１４で光導波路を形成する。具体的には、酸化珪素などの電界発光層５１３よりも屈折率の低い材料で形成する。上記構成により、半導体レーザをより効率良く発振させることができる。
【００７０】
なお図５（Ｂ）では、キャリアの注入による励起方法を用いた場合について示したが、励起方法はこれに限定されない。例えば光励起法を用いる場合、キャリアを注入する方法も同様に、光共振器が有する２つの反射材の間に、レーザ媒質を含む層を挟み、なおかつ該レーザ媒質を含む層で形成される面と２つの反射材がそれぞれ交差するように配置する。上記構成により、レーザ媒質を含む層から発せられる光が、２つの反射材によって共振することで、２つの反射材を結ぶ軸と同じ方向に発振するレーザ光が得られる。
【００７１】
（実施例２）
本実施例では、図３（Ａ）に示した発光素子において、陽極３０１にＩＴＯ、ホール注入層３０２にＣｕ−Ｐｃ、ホール輸送層３０３にＴＣＴＡ、発光層３０４のホスト材料にＣＢＰ、ゲスト材料に上記構造式に示すＰｔ（ｔｐｙ）ａｃａｃ、電子輸送層３０５にＢＣＰ、電子注入層３０６にＣａＦ_２、陰極３０７にＡｌを用いた場合の、発光素子の作製方法について説明する。
【００７２】
まず、絶縁表面を有するガラス基板上に発光素子の陽極３０１が形成される。材料として透明導電膜であるＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成した。次に、陽極３０１上に電界発光層３０８が形成される。電界発光層３０８は、ホール注入層３０２、ホール輸送層３０３、発光層３０４、電子輸送層３０５、電子注入層３０６からなる積層構造を有する。発光層３０４には、ホスト材料および燐光発光を呈するゲスト材料を用いる。
【００７３】
はじめに、陽極３０１が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに陽極３０１が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源にＣｕ−Ｐｃを入れ、抵抗加熱法を用いた真空蒸着法により２０ｎｍの膜厚でホール注入層３０２を形成した。次に、正孔輸送性および発光性に優れた材料によりホール輸送層３０３を形成する。ここでは、α−ＮＰＤを同様の方法により、３０ｎｍの膜厚で形成した。さらに、発光層３０４を形成する。なお、本実施例では、ホスト材料としてＣＢＰを用い、ゲスト材料として上記構造式（１）で表されるＰｔ（ｔｐｙ）ａｃａｃを用い、その濃度が１５ｗｔ％となるように調整し、共蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成した。また、発光層３０４の上には電子輸送層３０５が形成される。なお、電子輸送層３０５は、ＢＣＰ（バソキュプロイン）を用いて、蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成した。その上に、電子注入層３０６としてＣａＦ_２を２ｎｍ形成し、積層構造を有する電界発光層３０８を形成した。
【００７４】
最後に、陰極３０７を形成する。なお、本実施例では、アルミニウム（Ａｌ）を抵抗加熱による真空蒸着法により、２０ｎｍの膜厚となるように陰極３０７を形成した。上記膜厚で陰極３０７を形成することにより、発光層３０４で発生した光を、陰極３０７側からも出射させることができる。なお、レーザ光を発振させる方向が発光層３０４で形成される面内に存在する場合、必ずしも陰極３０７が光を透過するような構成にしなくとも良い。またレーザ光を発振させる方向が発光層３０４の膜厚方向と一致している場合でも、陰極３０７を光共振器の反射材として用いるときは、陰極３０７が光を反射するような構成とする。
【００７５】
以上により、本発明の発光素子が形成される。なお、本実施例１に示す構造では、ホール輸送層３０３および発光層３０４においてそれぞれ発光が得られるため、全体として白色発光を呈する素子を形成することができる。なお、本実施例では、基板上に陽極を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、基板上に陰極を形成することもできる。ただし、この場合（すなわち陽極と陰極とを入れ替えた場合）には、電界発光層の積層順が本実施例で示した場合と逆になる。
【００７６】
（実施例３）
本実施例では、レーザ媒質に含まれている燐光材料を、一定の方向に配列させる例について説明する。
【００７７】
キャリアを注入することにより励起を行なう場合、レーザ媒質を含む発光層の膜厚を薄くすればするほど少ない電流で効率良く発光を得ることができる。しかしレーザ媒質に含まれる燐光材料は、アモルファスの状態よりも結晶の状態の方がエネルギー的に安定しており、複数の結晶粒が集合した微結晶の状態を取りやすい。そのため発光層を薄くすると、静電破壊やグレインバウンダリーに起因する漏れ電流が生じるという問題が起こりやすくなる。そこで本発明では、燐光材料として用いる複数の有機金属錯体を、ホスト材料中においてその白金の位置が一定の方向に連なるように配向させる。
【００７８】
図６（Ａ）に示すように、燐光材料として用いる有機金属錯体６０２がホスト材料６０１に加えられているレーザ媒質６０３は、該レーザ媒質６０３に電流を供給するための陽極６０５と陰極６０６の間に設けられている。そして有機金属錯体６０２は、その白金の位置が陽極６０５と陰極６０６を結ぶ方向において連なるように、ホスト材料６０１中に配列している。そして、陽極６０５と陰極６０６を結ぶ方向に対して垂直方向においては、有機金属錯体６０２の列どうしは、間に存在するホスト材料６０１によって互いに分散している。
【００７９】
上記構成により、アモルファスよりもエネルギー的に安定した状態で、なおかつ発光層の膜厚をμｍオーダーまで薄くする際に、静電破壊やグレインバウンダリーに起因する漏れ電流の発生を抑え、発光素子が劣化するのを防ぐことができる。
【００８０】
またレーザ媒質６０３は２つの反射材６０４ａ、６０４ｂの間に挟まれており、レーザ媒質６０３において生じた光が反射材６０４ａ、６０４ｂによって共振することで、２つの反射材６０４ａ、６０４ｂを結ぶ軸方向と同じ方向に、レーザ光が発振される。なお図６（Ａ）では、有機金属錯体６０２が連なっている方向とレーザ光の発振する方向とが交差しているが、図６（Ｂ）に示すように上記２つの方向が一致していても良い。
【００８１】
なお、燐光材料として用いる有機金属錯体から発せられる光は、有機金属錯体を中心としてあらゆる方向に均一に出射されるのではなく、ある特定の方向において特に強く出射される場合も想定される。この場合、特に強い光が出射される方向と、２つの反射版６０４ａ、６０４ｂを結ぶ軸の方向とを一致させる事で、ポンピングエネルギーを抑えつつ、出力光の変換効率を高めることができる。
【００８２】
また図６では、発光層が陽極と陰極の間に挟まっている単純な構成を示しているが、発光層と陽極または陰極の間に、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層等を挿入するようにしても良い。
【００８３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により、可視領域に発振波長を有するレーザ光を発振し、なおかつ出力光の変換効率を高め、消費電力を抑えられるレーザ発振器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エキシマ発光が得られる場合の燐光材料のエネルギー準位と、燐光が得られる場合の燐光材料のエネルギー準位とを示す図。
【図２】光励起法を用いた本発明のレーザ発振器の構成を示す図。
【図３】本発明のレーザ発振器に用いられる発光素子の素子構成と、該発光素子が有する電界発光層のバンドダイアグラムを示す図。
【図４】キャリアを注入する励起法を用いた本発明のレーザ発振器の構成を示す図。
【図５】誘導放出で得られる光の増幅される方向が、レーザ媒質で形成される膜の面内に存在する場合の、反射材とレーザ媒質の位置関係を示す図。
【図６】レーザ媒質に含まれている燐光材料を、一定の方向に配列させた場合の、レーザ発振器の構成を示す図。
【符号の説明】
１０１レーザー媒質
１０２ａ反射材
１０２ｂ反射材
１０３励起光源
１０４ピンホール
１０５基板
１０６絶縁膜
１０７絶縁膜
１０８絶縁膜
１１０基板
１１２絶縁膜
１１３カバー材
１１４シール材
１１５充填材

Claims

ホスト材料に燐光材料が１０ｗｔ％以上の濃度で分散されたレーザ媒質と、前記燐光材料のエキシマ状態からの発光を増幅するための光共振器とを有するレーザ発振器。
基板上に形成されたレーザ媒質を含む膜と、光共振器とを有するレーザ発振器であって、
前記レーザー媒質は、ホスト材料と、前記ホスト材料に１０ｗｔ％以上の濃度で分散された燐光材料とを有しており、
前記光共振器により、前記燐光材料のエキシマ状態からの発光のうち、前記レーザ媒質を含む膜と交差する一方向の光を、増幅することを特徴とするレーザ発振器。
基板上に形成されたレーザ媒質を含む膜と、光共振器とを有するレーザ発振器であって、
前記レーザー媒質は、ホスト材料と、前記ホスト材料に１０ｗｔ％以上の濃度で分散された燐光材料とを有しており、
前記光共振器により、前記燐光材料のエキシマ状態からの発光のうち、前記レーザ媒質を含む膜によって形成される面内に含まれる一方向の光を、増幅することを特徴とするレーザ発振器。
請求項２または請求項３において、
前記レーザ発振器は励起光源を有しており、前記励起光源から発せられる励起光によって、前記燐光材料をエキシマ状態に励起することを特徴とするレーザ発振器。
基板上に形成された発光素子と、光共振器とを有するレーザ発振器であって、
前記発光素子は、発光層と、前記発光層を間に挟んでいる陽極及び陰極とを有し、
前記発光層は、ホスト材料と、前記ホスト材料に１０ｗｔ％以上の濃度で分散された燐光材料とを有しており、
前記陽極及び前記陰極は透光性を有しており、
前記光共振器により、前記燐光材料のエキシマ状態からの発光のうち、前記発光層と交差する一方向の光を、増幅することを特徴とするレーザ発振器。
基板上に形成された発光素子と、光共振器とを有するレーザ発振器であって、
前記発光素子は、発光層と、前記発光層を間に挟んでいる陽極及び陰極とを有し、
前記発光層は、ホスト材料と、前記ホスト材料に１０ｗｔ％以上の濃度で分散された燐光材料とを有しており、
前記光共振器により、前記燐光材料のエキシマ状態からの発光のうち、前記発光層によって形成される面内に含まれる一方向の光を、増幅することを特徴とするレーザ発振器。
基板上に形成された発光素子と、反射材とを有するレーザ発振器であって、
前記発光素子は、発光層と、前記発光層を間に挟んでいる陽極及び陰極とを有し、
前記発光層は、ホスト材料と、前記ホスト材料に１０ｗｔ％以上の濃度で分散された燐光材料とを有しており、
前記陽極は透光性を有しており、
前記陰極と前記反射材の間に前記発光層が挟まれており、
前記陰極及び前記反射材により、前記燐光材料のエキシマ状態からの発光のうち、前記発光層と交差する一方向の光を、増幅することを特徴とするレーザ発振器。
請求項５乃至請求項７のいずれか１項において、
前記陽極と前記発光層の間に、前記発光層に接するホール輸送層が設けられており、
前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層または前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルよりも低いか、もしくは０．４ｅＶ未満の差を有して高いことを特徴とするレーザ発振器。
請求項１乃至請求項８において、
前記燐光材料は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に２つ以上のピークを有する発光を示し、かつ、前記２つ以上のピークのいずれかがエキシマ発光であることを特徴とするレーザ発振器。