[发明专利]新型有机近红外微环阵列光子学器件的制备的方法

说明书

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。

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。