CN109962407A - 新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法 - Google Patents

新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109962407A
CN109962407A CN201711403108.5A CN201711403108A CN109962407A CN 109962407 A CN109962407 A CN 109962407A CN 201711403108 A CN201711403108 A CN 201711403108A CN 109962407 A CN109962407 A CN 109962407A
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
preparation
loop
photonic device
infrared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201711403108.5A
Other languages
English (en)
Inventor
廖清
张兆仪
付红兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Capital Normal University
Original Assignee
Capital Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Capital Normal University filed Critical Capital Normal University
Priority to CN201711403108.5A priority Critical patent/CN109962407A/zh
Publication of CN109962407A publication Critical patent/CN109962407A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开一种新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，包括如下制备步骤：(1)有机半导体材料溶液的制备；(2)微环阵列软模板的制备；(3)新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备。本发明利用软模板来制备微环阵列光子学器件，将其置入自主设计激光平台，在较低阈值下成功实现了集成微环有机近红外阵列化激光。

Description

新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法
技术领域
本发明涉及有机半导体材料器件制备领域，特别是涉及一种有机半导体材料阵列微环结构光子学器件的制备方法。
背景技术
随着信息、纳米和生物医学技术领域之间相互交叉、渗透，对有机半导体材料的发展提出了微尺度化、高性能化、多功能化和集成化的更高要求。有机半导体材料很容易通过电、磁、光等外场实现对其性能的控制，是发展大规模化光电器件的理想材料。在集成光电领域，人们对阵列化的光子学器件的需求越来越多，特别是环型腔光子学器件。环型腔光子学器件具有良好的光学限域能力、较小的模式体积，是集成光电器件的核心部分，但是它的制备一直是一个难点，大大限制了有机半导体材料的应用价值。
而有机微纳晶阵列化的出现，有效的克服了这些困难。有机微纳晶阵列化的方法是直接在衬底的表面形成高度有序的有机微纳晶阵列，然后在其上直接制备器件，就可以实现高效率，大量地制备有机微纳晶器件。众多机微纳晶阵列化制备技术中，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模板为代表的软光刻技术最为惹人瞩目。PDMS弹性材料被用作软光刻模板材料，除了其本身的弹性特点外，它的化学稳定性较好，具有非常低的表面能和好的疏水性质。利用PDMS模板已经成功实现块状、线状和环形的阵列的制备。而有机半导体材料(E)‐3‐(4‐(di‐p‐tolylamino)phenyl)‐1‐(1‐hydroxynaphthalen‐2‐yl)prop‐2‐e n‐1‐one(DPHP)，作为一种优良的近红外发光材料，不但就有较高的量子效率，且具有适中的结晶性，并在此基础上实现了微球纳米光子学器件的构筑，为阵列化环形微腔的构筑提供了基础。
发明内容
本发明公开一种利用溶液限域生长制备新型有机近红外微环阵列光子学器件的方法。本发明利用软模板来制备微环阵列光子学器件，将其置入自主设计激光平台，在较低阈值下成功实现了一种具有制备形貌均一的、大面积的集成微环近红外阵列化激光。本发明制备工艺简单，重复性好，易于制备，具有产业化应用前景。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
1)有机半导体材料DPHP溶液的制备：将光电材料DPHP溶于溶剂中，加热搅拌至完全溶解。
2)软模板的制备：利用电子束在刚性材料硬质基底表面加工刻蚀阵列化环形凸起结构，然后在其上涂覆柔性材料上，加热固化来制备PDMS阵列化环形凹槽模板。
3)有机微环阵列光子学器件制备：
取适量的DPHP溶液滴加在光滑的玻璃片上，盖上制备好的PDMS软模板，并轻轻按压一下。常温下静止1h，最后揭去软模板，即得到在基底上形成阵列化的DPHP微环。将其置入自主设计400纳米飞秒激光平台，可实现集成微环近红外阵列化激光。
优选地，在步骤1)中，所述溶剂的选择对制备有机微环阵列有很大的影响，本发明的溶剂为三氯甲烷。
优选地，在步骤2)中，所述电子束刻蚀的刚性材料为硅片。
优选地，在步骤2)中，所述的PDMS软模板的中单个微环的尺寸为环宽2μm，环高5μm，外环尺寸可为12μm，20μm，30μm等。
优选地，在步骤3)中，所述的DPHP有机阵列微环光子学器件中单个微环的环宽约为1.8μm，环高4.2μm。
优选地，DPHP有机阵列微环光子学器件可实现近红外激光阵列，集成微环光子学器件的激光发射波长为680～780nm。
本发明公开一种新型有机近红外微环阵列光子学器件，其应用于制备光电子器件，并优选应用于半导体激光器、光学传感器的制备。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点。本发明利用溶液限域生长制备有机半导体材料阵列的方法，利用有机半导体材料自身的晶体习性，晶体从限定区域的溶液中成核、生长，可以制备形貌非常规整的有机半导体材料阵列，避免了光刻等技术材料功能性的损害。可在较小的阈值下轻易实现大规模集成微环有机近红外阵列化激光，为大规模、低成本制备集成光学器件提供了一条新的道路。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一DPHP阵列化环形激光器件示意图。
图2是本发明实施例一外径为11.5μm的阵列化DPHP圆环的吸收发射光谱。
图3是本发明实施例一中外径为11.5μm的DPHP圆环阵列的荧光显微镜图片。
图4是本发明实施例一外径为11.5μm的单个DPHP近红外微环激光器件。
图5是本发明实施例一外径为11.5μm的DPHP阵列化圆环激光器件。
图6是本发明实施例一中图例5中相应DPHP微环的激光光谱。
图7是本发明实施例二外径为19μm的DPHP有机阵列微环激光器件。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明公开一种新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)有机半导体材料溶液的制备；
(2)微环阵列软模板的制备。
(3)有机微环阵列光子学器件的制备。
以下介绍具体的实施实例。
实施实例一
利用溶液限域生长制备新型有机近红外微环阵列光子学器件的方法，包括如下具体制备步骤：
(1)有机半导体材料DPHP溶液的制备：将光电材料DPHP溶于二氯甲烷中，配置成20mM的溶液，搅拌至完全溶解；
(2)外环径12μm PDMS软模板的制备：利用电子束在硅片的硬质基底表面加工刻蚀环形外径为12μm，高度5μm，环宽2μm，环间距为10μm的阵列化凸起结构。然后在其硅片上涂覆PDMS柔性材料，加热固化来制备相应的阵列化环形凹槽的PDMS软模板。
(3)有机微环阵列光子学器件制备：取10μL的DPHP溶液滴在光滑的玻璃片上，盖上外环径为12μm的PDMS软模板，并轻轻按压一下。常温下静止1h，最后揭去软模板，得到单个微环的环宽约为1.8μm，环高为4.2μm，大小为11.5μm的DPHP阵列化微环。将其置入自主设计400纳米飞秒激光平台中，在低阈值处可实现阵列微环近红外连续多模泵浦激光。
实施实例二
利用溶液限域生长制备新型有机近红外微环阵列光子学器件的方法，包括如下具体制备步骤：
(1)有机半导体材料DPHP溶液的制备：将光电材料DPHP溶于二氯甲烷中，配置成20mM的溶液，搅拌至完全溶解。
(2)外环径20μm PDMS软模板的制备：利用电子束在硅片的硬质基底表面加工刻蚀环形外径为20μm，高度5μm，环宽2μm，环间距为10μm的阵列化凸起结构。然后在其硅片上涂覆PDMS柔性材料，加热固化来制备相应的阵列化环形凹槽的PDMS软模板。
(3)有机微环阵列光子学器件制备：取10μL的DPHP溶液滴在光滑的玻璃片上，盖上外环径20μm的PDMS软模板，并轻轻按压一下。常温下静止1h，最后揭去软模板，得到单个微环的环宽约为1.8μm，环高为4.2μm，大小为19μm的DPHP阵列化微环。将其置入自主设计400纳米飞秒激光平台中，在低阈值处可实现阵列微环近红外连续多模泵浦激光，集成微环光子学器件的激光发射波长为680～780nm。
当然还可以采用除以上实施例所述之外的其他有机半导体材料。以上实施例中介绍的数值仅是示意性的，而非限制性的。

Claims (10)

1.一种新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)有机半导体材料溶液的制备；
(2)微环阵列软模板的制备。
(3)有机微环阵列光子学器件的制备。
2.根据权利要求1所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，微环阵列软模板的材料为聚二甲基硅氧烷PDMS。
3.根据权利要求2所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，微环阵列PDMS软模板的中微环的尺寸为环宽2μm，环高5μm，外环尺寸可为12μm，20μm，30μm等。
4.根据权利要求2所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，有机微环阵列光子学器件的阵列尺寸大小由PDMS软模板的尺寸来调控，微环阵列尺寸最大可达1×1cm2。
5.根据权利要求2或3所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，有机微环阵列光子学器件中单个微环的尺寸大小由PDMS软模板中相应微环尺寸调控，单个光学器件环宽可达1.8μm，环高4.2μm。
6.根据权利要求1所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，置入自主设计400纳米飞秒激光平台，实现单个微环的近红外连续泵浦激光。
7.根据权利要求1所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，置入自主设计400纳米飞秒激光平台，实现阵列微环近红外连续阵列泵浦激光。
8.根据权利要求6或7所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，有机微环阵列光子学器件的激光发射波长为680～780nm。
9.根据权利要求1‐8所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法，其特征在于，应用于制备有机半导体器件。
10.根据权利要求9所述的新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法的应用，其特征在于，所述半导体器件为有机半导体激光器、有机传感器件中的一种。
CN201711403108.5A 2017-12-22 2017-12-22 新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法 Withdrawn CN109962407A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711403108.5A CN109962407A (zh) 2017-12-22 2017-12-22 新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711403108.5A CN109962407A (zh) 2017-12-22 2017-12-22 新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109962407A true CN109962407A (zh) 2019-07-02

Family

ID=67019146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711403108.5A Withdrawn CN109962407A (zh) 2017-12-22 2017-12-22 新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109962407A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005270688A (ja) * 2004-03-22 2005-10-06 Japan Science & Technology Agency マイクロリングあるいはマイクロドットを呈した微細パターンの製造方法
CN104253372A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 中国科学院化学研究所 一种回音壁模式光子学器件及其制备方法
CN106653941A (zh) * 2016-11-25 2017-05-10 首都师范大学 一种利用溶液限域生长制备光电材料阵列的方法及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005270688A (ja) * 2004-03-22 2005-10-06 Japan Science & Technology Agency マイクロリングあるいはマイクロドットを呈した微細パターンの製造方法
CN104253372A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 中国科学院化学研究所 一种回音壁模式光子学器件及其制备方法
CN106653941A (zh) * 2016-11-25 2017-05-10 首都师范大学 一种利用溶液限域生长制备光电材料阵列的方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106653941B (zh) 一种利用溶液限域生长制备光电材料阵列的方法及应用
Wang et al. Multicolor luminescence patterning by photoactivation of semiconductor nanoparticle films
Yang et al. Light-emitting coaxial nanofibers
Martella et al. Self‐regulating capabilities in photonic robotics
Li et al. Flexible and stretchable inorganic optoelectronics
CN109698275A (zh) 一种有机小分子晶体图案化阵列的制备方法
KR20190134758A (ko) 양자막대 정향배열에 따른 형광 편광필름의 제조방법
Tomczak et al. Beaded electrospun fibers for photonic applications
CN103217874B (zh) 基于胶体微球纳米透镜的无掩模光刻***
Skinner et al. Electrospinning for nano-to mesoscale photonic structures
CN107500344A (zh) 一种全无机卤化物钙钛矿材料CsPbI3纳米管及其制备方法和应用
Fang et al. Fabrication of patterned polymer nanowire arrays
Han et al. Ordered topographically patterned silicon by insect-inspired capillary submicron stamping
US20210118967A1 (en) Array substrate and manufacturing method thereof, display panel and display apparatus
CN110065925B (zh) 微纳材料自组装的方法和基板与应用
Nie et al. Multicolor display fabricated via stacking CW laser-patterned perovskite films
CN109962407A (zh) 新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法
Al-Amri Recent Progress in Printed Photonic Devices: A Brief Review of Materials, Devices, and Applications
CN106115681A (zh) 一种实现二维材料图形化的方法
US20010035340A1 (en) Electrohydrodynamically patterned colloidal crystals
Zbonikowski et al. Adaptive 2D and pseudo-2D systems: Molecular, polymeric, and colloidal building blocks for tailored complexity
Coppola et al. Twofold self-assembling of nanocrystals into nanocomposite polymer
CN110077110A (zh) 一种喷墨打印制作石墨烯增强型柔性染料随机激光的方法
CN109979876B (zh) 一种利用软光刻技术制备有机半导体材料环形阵列集成光电器件的方法
JP2007112856A (ja) パターン化ハニカム状多孔質体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190702