[發(fā)明專利]新型有機近紅外微環(huán)陣列光子學(xué)器件的制備的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711403108.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN109962407A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖清;張兆儀;付紅兵
• 申請（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種新型有機近紅外微環(huán)陣列光子學(xué)器件的制備的方法，包括如下制備步驟：(1)有機半導(dǎo)體材料溶液的制備；(2)微環(huán)陣列軟模板的制備；(3)新型有機近紅外微環(huán)陣列光子學(xué)器件的制備。本發(fā)明利用軟模板來制備微環(huán)陣列光子學(xué)器件，將其置入自主設(shè)計激光平臺，在較低閾值下成功實現(xiàn)了集成微環(huán)有機近紅外陣列化激光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機半導(dǎo)體材料器件制備領(lǐng)域，特別是涉及一種有機半導(dǎo)體材料陣列微環(huán)結(jié)構(gòu)光子學(xué)器件的制備方法。

背景技術(shù)

隨著信息、納米和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之間相互交叉、滲透，對有機半導(dǎo)體材料的發(fā)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。有機半導(dǎo)體材料很容易通過電、磁、光等外場實現(xiàn)對其性能的控制，是發(fā)展大規(guī)模化光電器件的理想材料。在集成光電領(lǐng)域，人們對陣列化的光子學(xué)器件的需求越來越多，特別是環(huán)型腔光子學(xué)器件。環(huán)型腔光子學(xué)器件具有良好的光學(xué)限域能力、較小的模式體積，是集成光電器件的核心部分，但是它的制備一直是一個難點，大大限制了有機半導(dǎo)體材料的應(yīng)用價值。

而有機微納晶陣列化的出現(xiàn)，有效的克服了這些困難。有機微納晶陣列化的方法是直接在襯底的表面形成高度有序的有機微納晶陣列，然后在其上直接制備器件，就可以實現(xiàn)高效率，大量地制備有機微納晶器件。眾多機微納晶陣列化制備技術(shù)中，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)軟模板為代表的軟光刻技術(shù)最為惹人矚目。PDMS彈性材料被用作軟光刻模板材料，除了其本身的彈性特點外，它的化學(xué)穩(wěn)定性較好，具有非常低的表面能和好的疏水性質(zhì)。利用PDMS模板已經(jīng)成功實現(xiàn)塊狀、線狀和環(huán)形的陣列的制備。而有機半導(dǎo)體材料(E)‐3‐(4‐(di‐p‐tolylamino)phenyl)‐1‐(1‐hydroxynaphthalen‐2‐yl)prop‐2‐e n‐1‐one(DPHP)，作為一種優(yōu)良的近紅外發(fā)光材料，不但就有較高的量子效率，且具有適中的結(jié)晶性，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了微球納米光子學(xué)器件的構(gòu)筑，為陣列化環(huán)形微腔的構(gòu)筑提供了基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種利用溶液限域生長制備新型有機近紅外微環(huán)陣列光子學(xué)器件的方法。本發(fā)明利用軟模板來制備微環(huán)陣列光子學(xué)器件，將其置入自主設(shè)計激光平臺，在較低閾值下成功實現(xiàn)了一種具有制備形貌均一的、大面積的集成微環(huán)近紅外陣列化激光。本發(fā)明制備工藝簡單，重復(fù)性好，易于制備，具有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

新型有機近紅外微環(huán)陣列光子學(xué)器件的制備的方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

1)有機半導(dǎo)體材料DPHP溶液的制備：將光電材料DPHP溶于溶劑中，加熱攪拌至完全溶解。

2)軟模板的制備：利用電子束在剛性材料硬質(zhì)基底表面加工刻蝕陣列化環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)，然后在其上涂覆柔性材料上，加熱固化來制備PDMS陣列化環(huán)形凹槽模板。

3)有機微環(huán)陣列光子學(xué)器件制備：

取適量的DPHP溶液滴加在光滑的玻璃片上，蓋上制備好的PDMS軟模板，并輕輕按壓一下。常溫下靜止1h，最后揭去軟模板，即得到在基底上形成陣列化的DPHP微環(huán)。將其置入自主設(shè)計400納米飛秒激光平臺，可實現(xiàn)集成微環(huán)近紅外陣列化激光。

優(yōu)選地，在步驟1)中，所述溶劑的選擇對制備有機微環(huán)陣列有很大的影響，本發(fā)明的溶劑為三氯甲烷。

優(yōu)選地，在步驟2)中，所述電子束刻蝕的剛性材料為硅片。

優(yōu)選地，在步驟2)中，所述的PDMS軟模板的中單個微環(huán)的尺寸為環(huán)寬2μm，環(huán)高5μm，外環(huán)尺寸可為12μm，20μm，30μm等。

優(yōu)選地，在步驟3)中，所述的DPHP有機陣列微環(huán)光子學(xué)器件中單個微環(huán)的環(huán)寬約為1.8μm，環(huán)高4.2μm。

優(yōu)選地，DPHP有機陣列微環(huán)光子學(xué)器件可實現(xiàn)近紅外激光陣列，集成微環(huán)光子學(xué)器件的激光發(fā)射波長為680～780nm。