分子构型对有机半导体分子TPD,DDB和NPB激射性能的影响

N,N′-二苯基-N,N′-二（3-甲苯基）-1,1′-联苯-4,4′-二胺（TPD）分子已证明能够在掺杂和非掺杂平面波导结构中产生受激发射,然而对于该分子激射特性的机理却很模糊.为了得到其激射特性的微观解释,我们通过实验和量化理论研究TPD分子的吸收、光致发光、受激发射以及与TPD分子结构类似的两个分子：1,4-二（二苯胺基）联苯（DDB）和N,N′-二苯基-N,N′-二（1-萘基）-1,1′-联苯-4,4′-二胺（NPB）.我们发现,DDB分子具有与TPD分子相似的自发辐射放大（ASE）特性,然而NPB分子却没有ASE特性,尽管其斯托克斯位移较大,约0.754eV.量子化学计算分析中,我们利用密度泛函理论（DFT）和弗朗克-康登（Franck-Condon）原理研究分子在电子基态和激发态的分子构型以及电子基态的振动能级.理论分析表明,对于TPD和DDB分子,一些苯环中的较强高频拉伸模式（1199～1664cm-1）对PL谱中的第一振动带（0-1跃迁）有显著贡献,该振动带有利于形成激光的四能级系统.而对于NPB分子,相对大的萘基基团取代了TPD和DDB分子外围的甲基与苯环,会产生一些较强的分子低频振动模式（11～689cm-1）,这些低频振动模式则会破坏激光四能级系统.研究结果有助于深刻理解有机分子的激射特性,为新型激射材料的设计和应用提供了理论基础.     

N型四能级系统的原子吸收

研究了在较强光低饱和限制下相干光场与N型四能级原子相互作用系统中原子的吸收性质。借助于数值计算,讨论了较强光失谐、探针光强、激发能级向低能级衰减的分配系数对原子吸收的影响。结果表明,抽运场失谐使原子吸收发生横向变化,信号场失谐使原子吸收发生纵向变化;探针光强影响非线性吸收,并通过它影响原子吸收,当探针光强远小于抽运和信号光强时,原子吸收与线性吸收一致,均表现为电磁感应透明特征,当信号光强增大,非线性吸收产生了增益,原子吸收也由透明变为增益;激发能级同时向两个低能级衰减,当对应探针光的原子衰减通道的衰减分配系数趋近零时,原子吸收随该系数变化非常强烈,当该分配系数等于零时,其增益在探针场共振处趋于无穷大。