JP2005026686A - 誘電体積層体におけるエッチングされた領域を有機垂直空洞共振器レーザーアレイに提供する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機垂直空洞共振器レーザーアレイデバイスを作る方法は、基板、及び基板より上に配置される、波長の所定の範囲にわたる光に対して反射性の、底部誘電体積層体の第一の部分を提供すること、ピクセル間の領域よりも高い反射率を有する間隔を空けたレーザーピクセルのアレイを、そのアレイがレーザー光を放出するように、定義するために、底部誘電体積層体の第一の部分の上面にエッチングされた領域を形成すること、及びエッチングされた第一の部分より上に底部誘電体積層体の第二の部分を形成することを含む。また、その方法は、レーザー光を生成させるために底部誘電体積層体の第二の部分より上に活性領域を形成すること、及び活性領域より上に、底部誘電体積層体から間隔を空けられた、波長の所定の領域にわたる光に対して反射性の、上部誘電体積層体を形成することを含む。
【選択図】図1
Description
K.kinoshita et al.,IEEE J.Quant.Electron.QE−23,882(1987) K.D.Choquette et al.,IEEE 85,1730(1997) C.Wilmsen et al.,Vertical−Cavity Surface−Emitting Lasers,Cambridge University Press,Cambridge,2001 P.L.Gourley et al.,Appl.Phys.Lett.54,1209(1989)
a)基板を提供すること、
b)所定の範囲の波長にわたる光に対して反射性の及び基板より上に配置される底部誘電体積層体の第一の部分を提供すること、
c)ピクセル間の領域よりも高い反射率を有する間隔を空けたレーザーピクセルアレイを定義するために、アレイがレーザー光を放出するように、底部誘電体積層体の第一の部分の上面にエッチングされた領域を形成すること、
d)エッチングされた第一の部分より上に底部誘電体積層体の第二の部分を形成すること、
e)レーザー光を生成させるために底部誘電体積層体の第二の部分より上に有機活性領域を形成すること、並びに
f)活性領域より上に、底部誘電体積層体から間隔を空けられた及び所定の範囲の波長にわたって光に対して反射性の上部誘電体積層体を形成すること、
を含む、有機垂直空洞共振器レーザーアレイデバイスを作る方法によって達成される。
Q1及びQ2は、独立に選択される芳香族第三級アミンの部位であり、
Gは、炭素から炭素への結合のアリーレン、シクロアルキレン、又はアルキレン基のような連結基(linking group)である。
R1及びR2は、各々独立に水素原子、アリール基、若しくはアルキル基を表すか、又はR1及びR2は、互いに、シクロアルキル基を完成する原子を表し、
R3及びR4は、各々独立に、構造式C
R5及びR6は、独立に選択されるアリール基である。一つの実施形態において、R5又はR6の少なくとも一つは、多環式の縮合環の構造、例えばナフタレンを含有する。
各々のAreは、フェニレン又はアントラセン部位のような、独立に選択されるアリーレン基であり、
nは、1から4までの整数であり、
Ar、R7、R8、及びR9は、独立に選択されるアリール基である。
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)シクロへキサン、
1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロへキサン、
4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)クアドリフェニル(quadriphenyl)、
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−テルフェニル、
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−テルフェニル、
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−フルオロアンテニル(anthenyl))−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−テルフェニル、
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
のものある。
CO−1: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)]
のものである。
群2:5から20個までの炭素原子のアリール又は置換されたアリール
群3:アントラセニル、ピレニル、又はペリレニルの縮合芳香環を完成するために必要な4から24個までの炭素原子
群4:フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、又は他の複素環系の縮合複素芳香環を完成するために必要であるような5から24個までの炭素原子のヘテロアリール又は置換されたヘテロアリール
群5:1から24個までの炭素原子のアルコキシアミノ、アルキルアミノ、又はアリールアミノ
群6:フッ素、塩素、臭素、又はシアノ
実例となる例は、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)を含む。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含む、他のアントラセン誘導体を、ホストとして使用することができる。
nは、3から8までの整数であり、
Zは、O、NR、又はSであり、
R及びR’は、個々に、水素;1から24個までの炭素原子のアルキル、例えば、プロピル、t−ブチル、ヘプチルなど;5から20個までの炭素原子のアリール又はヘテロ原子で置換されたアリール、例えば、フェニル、ナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、及び他の複素環系;又はクロロ、フルオロのようなハロ;又は縮合芳香環を完成させるために必要な原子であり、
Lは、アルキル、アリール、置換されたアルキル、又は置換されたアリールを含む結合単位(linkage unit)であり、それは、共役して又は共役しないで多数のベンズアゾールを互いに接続させる。有用なベンズアゾールの例は、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]である。
X−CH=CH−Y−CH=CH−Z (H)
又は(I)
X−(CH=CH)n−Z (I)
を有することができ、ここで、
X及びZは、独立して、置換された若しくは置換されてない芳香族の基、又は、一つの窒素原子を有する、置換された若しくは置換されてない芳香族の複合体の環の基であり、
nは、1、2、又は3に等しく、
Yは、二価の芳香族の基又は一つの窒素原子を有する二価の芳香族の複合体の環の基である。有用な例は、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)を含む。
図1及び2の二次元のレーザーアレイのレーザー光を発する特性を決定するために、レーザーの構造を、予め清浄にした6インチの石英の基板上に成長させた。従来の電子ビーム蒸着によって、基板より上に、それぞれ、TiO2及びSiO2の交互の高い及び低い屈折率の層(合計5個の層)で構成された、底部誘電体積層体の第一の部分120を蒸着させた。TiO2及びSiO2の四分の一波長の層を、560nmのレーザー光を発する波長を有するために、設計した。次に、標準的なフォトリソグラフィーの技術を、0.6μmの縁から縁までの間隔で、3μm円柱の二次元の正方形のアレイを作成するために、底部誘電体積層体の第一の部分120をパターニングするために、使用した。ピクセル間の領域210において155nmの深さまでエッチングするために、従来のフッ化物を主材料とした乾式エッチング剤を使用した。そのエッチングに続けて、電子ビーム蒸着によって、再度TiO2及びSiO2の交互の四分の一波長層で構成された、底部誘電体積層体の第二の部分125を蒸着させた。底部誘電体積層体の組み合わせられた第一及び第二の部分は、560nmで〜99.4%の測定されたピークの反射率を有した。底部誘電体積層体の第二の部分125の上部に、高真空の熱的蒸発によって、活性領域130を蒸着させたが、ここで順序正しく、153nmのTAPC、0.5%の[10−(2−ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン](C545T)を伴った25nmのAlq、140nmのTAPC、0.5%のC545Tを伴った25nmのAlq、及び153nmのTAPCを成長させた。最後に、低い温度の電子ビーム蒸着によって、石英の基板の測定された温度が、72℃以下に保たれるように、上部誘電体積層体140を蒸着させた。それは、それぞれ、TiO2及びSiO2の交互の高い及び低い屈折率の層で構成された。結果として生じる上部のスタックの誘電体の鏡は、560nmで〜99.98%の測定されたピークの反射率を有した。
110 基板
120 底部誘電体積層体の第一の部分
125 底部誘電体積層体の第二の部分
130 活性領域
140 上部誘電体積層体
150 エッチングされた領域
155 平坦化層
160 周期的な利得領域
170 スペーサー層
180 ポンプビーム
190 レーザー放出
200 レーザーピクセル
210 ピクセル間の領域
Claims (10)
- 有機垂直空洞共振器レーザーアレイデバイスを作る方法であって、
a)基板を提供すること、
b)所定の範囲の波長にわたる光に対して反射性の及び前記基板より上に配置される底部誘電体積層体の第一の部分を提供すること、
c)ピクセル間の領域よりも高い反射率を有する間隔を空けたレーザーピクセルアレイを定義するために、前記アレイがレーザー光を放出するように、前記底部誘電体積層体の第一の部分の上面にエッチングされた領域を形成すること、
d)前記エッチングされた第一の部分より上に前記底部誘電体積層体の第二の部分を形成すること、
e)レーザー光を生成させるために前記底部誘電体積層体の第二の部分より上に活性領域を形成すること、並びに
f)前記活性領域より上に、前記底部誘電体積層体から間隔を空けられた及び所定の範囲の波長にわたって光に対して反射性の上部誘電体積層体を形成すること
を含む方法。 - 前記底部誘電体積層体の前記第一及び第二の部分の間に平坦化層を形成することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記平坦化層は、ポリイミド又はSiO2を含むと共に化学機械研磨系によって薄くされる請求項2に記載の方法。
- 前記平坦化層は、ポリメチルメタクリラートを含む請求項2に記載の方法。
- 前記活性領域は、一つ以上の周期的な利得領域及びの前記周期的な利得領域のいずれかの側に配置されたスペーサー層を含み、前記周期的な利得領域が前記デバイスの定在波の電磁場の波腹と整列されるように配置される請求項1に記載の方法。
- ポンプビーム光は、前記誘電体積層体の少なくとも一つを通じて前記活性領域へ透過させられると共に導入される請求項1に記載の方法。
- 前記周期的な利得領域は、ホスト材料及びドーパントの組み合わせであり、
前記スペーサー層は、ポンプビーム光及びレーザー光に対して実質的に透明である請求項5に記載の方法。 - 前記ホスト材料は、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムであり、
前記ドーパントは、[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]である請求項7に記載の方法。 - 前記スペーサー層は、1,1−ビス(4−ビス(4−メチルフェニル)アミノフェニル)シクロヘキサンを含む請求項7に記載の方法。
- 前記ピクセルは、二次元配列で無作為に配置される請求項1に記載の方法。
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