CN102649196A - 紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法 - Google Patents

紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102649196A
CN102649196A CN2011100431615A CN201110043161A CN102649196A CN 102649196 A CN102649196 A CN 102649196A CN 2011100431615 A CN2011100431615 A CN 2011100431615A CN 201110043161 A CN201110043161 A CN 201110043161A CN 102649196 A CN102649196 A CN 102649196A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic semiconductor
organic
laser
film
fluorescent emission
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.)
Granted
Application number
CN2011100431615A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102649196B (zh
Inventor
张新平
翟天瑞
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.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
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 Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201110043161.5A priority Critical patent/CN102649196B/zh
Publication of CN102649196A publication Critical patent/CN102649196A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102649196B publication Critical patent/CN102649196B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法，属于纳米光电子材料及器件技术领域，包括以下步骤：1)制备荧光发射有机半导体材料有机溶液；2)将荧光发射有机半导体溶液旋涂在基底上，获得厚度均匀的有机半导体薄膜，薄膜的厚度为50-500nm；3)将强紫外激光干涉图案与有机半导体薄膜作用，使得干涉亮条纹区的有机半导体薄膜在瞬间被灼蚀掉，而留下未曝光区。本发明成本低廉，可制备大面积一维、二维有机半导体激光器，重复性好，制备效率高，周期可控。

Description

紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法
技术领域
本发明属于纳米光电子材料及器件技术领域，具体涉及利用紫外激光干涉灼蚀方法在有机半导体薄膜上直接写出周期可控的一维和二维有机半导体激光器。
背景技术
光泵浦有机半导体激光器对于新的激光光源和未来电泵浦有机半导体激光器的实现都有着重要的意义。而分布反馈式结构是实现光泵浦有机半导体激光器的最佳结构。目前，关于分布反馈式结构的制作方法基本上基于紫外光浮雕、纳米压印、电子束刻蚀、反应离子束刻蚀技术等。然而，这些制作方法存在工艺过程复杂、制备设备昂贵、效率低、成本高等问题，极大地限制了光泵浦有机半导体激光器的广泛应用和实用技术开发。简单、成本低廉、重复性好的方法一直是光泵浦有机半导体激光器制备技术所追求的目标。
发明内容
本发明目的是提出一种单脉冲曝光紫外激光干涉灼蚀方法直接写出光泵浦有机半导体激光器结构的方法，即将一个高能量的紫外光脉冲经分束和再次空间叠加后形成的干涉图案直接作用于有机半导体薄膜表面，干涉图案亮条纹区的有机半导体薄膜在瞬间被灼蚀掉，而干涉图案暗条纹区的有机半导体薄膜保留下来，形成一维或二维有机半导体激光器。
本发明中有机半导体激光器制备技术具体方案如下：
1)将荧光发射有机半导体材料溶解于有机溶剂中，制成浓度为10-60mg/ml的有机半导体溶液；
2)将荧光发射有机半导体溶液旋涂在基底上，旋涂速度为500-4000rpm，以转速为1000rpm时为最佳，获得厚度均匀的有机半导体薄膜，薄膜的厚度为50-500nm；
3)将强紫外激光干涉图案与有机半导体薄膜作用，使得干涉亮条纹区的有机半导体薄膜在瞬间被灼蚀掉，而留下未曝光区，形成高质量的有机半导体光栅结构，紫外激光干涉灼蚀技术制备有机半导体光栅结构的光路示意图见图1。
在上述已实现的一维有机半导体纳米光栅制备技术的基础上，将样品以其基底平面法线方向为轴旋转90°，再进行第二次曝光灼蚀，即可实现二维有机半导体纳米光栅结构的制备。
上述所述的荧光发射有机半导体材料为：9，9-二辛基芴-2，7)-交替共聚-(1，4-{2，1’，3}-苯并噻二唑)(F8BT)，(9，9-二辛基芴-2，7)-共聚-二(4-甲氧基苯基)-芴(F8DP)，(9，9-二辛基芴-2，7)-共聚-双-N，N’-(4-丁基苯基)-双-N，N’-苯基-1，4-苯二胺(PFB)等；所述的有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种；基底选自玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、石英片或者硅片等；干涉灼蚀紫外激光光源为波长小于等于400nm的高能量脉冲激光。
本发明的优势特点：
1)本发明方法无需使用庞大的刻蚀设备，成本低廉，可制备大面积一维、二维有机半导体激光器，重复性好，制备效率高。
2)本发明所制备的有机半导体激光器周期可控。通过改变干涉光路的干涉角α，便可制备周期为200nm-2000nm的有机半导体光栅结构。
3)本发明所制备的二维有机半导体激光器结构可控。通过多光束单次曝光或双光束多次曝光同时改变β角，便可制备各种二维周期、准晶和非晶结构。
附图说明
图1、紫外激光干涉灼蚀技术制备有机半导体光栅结构的光路示意图
其中，1为脉冲紫外激光器；2为扩束用透镜组；3为介质膜全反镜；4为分束镜；5为待加工的样品；6为旋转台
图2、所获得的一维有机半导体光栅结构的原子力显微镜(AFM)照片
图3、所获得的二维有机半导体光栅结构的原子力显微镜(AFM)照片
具体实施方式
实施例1：一维有机半导体纳米光栅结构的制备(一维结构)
1)将有机半导体F8BT溶解于甲苯或二甲苯等有机溶剂中，制成浓度为15mg/ml的F8BT有机半导体溶液；
2)将F8BT有机半导体溶液旋涂在玻璃基底上。旋涂速度为1000rpm，相应的膜厚为200nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝44°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长266nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构。
4)所制备的一维有机半导体光栅的结构的原子力显微图像如图2所示，在2α＝44°的情况下，所制备的有机半导体光栅的周期为355nm。
实施例2：二维有机半导体纳米结构的制备(二维正方结构)
在实施例1已实现的一维有机半导体光栅制备技术的基础上，将样品以其基底平面法线方向为轴旋转β＝90°，再进行第二次曝光灼蚀，即可实现二维有机半导体纳米结构的制备，二维有机半导体光栅结构的原子力显微镜(AFM)照片见图2。
实施例3：二维有机半导体纳米结构的制备(二维三角结构)
在实施例1已实现的一维有机半导体光栅制备技术的基础上，将样品以其基底平面法线方向为轴旋转β＝60°，再进行第二次曝光灼蚀，即可实现二维有机半导体纳米结构的制备。
实施例4：一维有机半导体纳米光栅结构的制备
1)将有机半导体F8BT溶解于甲苯或二甲苯等有机溶剂中，制成浓度为25mg/ml的F8BT有机半导体溶液；
2)将F8BT有机半导体溶液旋涂在玻璃基底上。旋涂速度为1400rpm，相应的膜厚为200nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝44°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长266nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构。
实施例5：一维有机半导体纳米光栅结构的制备
1)将有机半导体PFB溶解于甲苯或二甲苯等有机溶剂中，制成浓度为15mg/ml的PFB有机半导体溶液；
2)将PFB有机半导体溶液旋涂在玻璃基底上。旋涂速度为1000rpm，相应的膜厚为200nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝44°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长266nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构，所制备的有机半导体光栅的周期为355nm。
实施例6：一维有机半导体纳米光栅结构的制备
1)将有机半导体F8BT溶解于甲苯或二甲苯等有机溶剂中，制成浓度为15mg/ml的F8BT有机半导体溶液；
2)将F8BT有机半导体溶液旋涂在硅片基底上。旋涂速度为1100rpm，相应的膜厚为200nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝44°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长266nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构，所制备的有机半导体光栅的周期为355nm。
实施例7：一维有机半导体纳米光栅结构的制备
1)将有机半导体F8BT溶解于甲苯或二甲苯等有机溶剂中，制成浓度为15mg/ml的F8BT有机半导体溶液；
2)将F8BT有机半导体溶液旋涂在玻璃基底上。旋涂速度为800rpm，相应的膜厚为300nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝44°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长266nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构，所制备的有机半导体光栅的周期为355nm。
实施例8：一维有机半导体纳米光栅结构的制备
1)将有机半导体F8BT溶解于三氯甲烷或环己烷等有机溶剂中，制成浓度为15mg/ml的F8BT有机半导体溶液；
2)将F8BT有机半导体溶液旋涂在玻璃基底上。旋涂速度为1000rpm，相应的膜厚为200nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝44°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长266nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构，所制备的有机半导体光栅的周期为355nm。
实施例9：一维有机半导体纳米光栅结构的制备(不同制作波长)
1)将有机半导体F8BT溶解于甲苯或二甲苯等有机溶剂中，制成浓度为15mg/ml的F8BT有机半导体溶液；
2)将F8BT有机半导体溶液旋涂在玻璃基底上。旋涂速度为1000rpm，相应的膜厚为200nm；
3)将上述制备的有机半导体薄膜样品置于干涉光路中，如图1所示，其中两光束的夹角2α＝32°。利用手动触发使激光器发射一个能量为20mJ，脉冲宽度6ns，波长215nm的激光脉冲，即可在有机半导体薄膜上刻蚀出周期性的一维有机半导体光栅结构，所制备的有机半导体光栅的周期为390nm。

Claims (7)

1.紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将荧光发射有机半导体材料溶解于有机溶剂中，制成浓度为10-60mg/ml的有机半导体溶液；
2)将荧光发射有机半导体溶液旋涂在基底上，旋涂速度为500-4000rpm，获得厚度均匀的有机半导体薄膜，薄膜的厚度为50-500nm；
3)将强紫外激光干涉图案与有机半导体薄膜作用，使得干涉亮条纹区的有机半导体薄膜在瞬间被灼蚀掉，而留下未曝光区，形成高质量的有机半导体光栅结构。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4)上述已实现的一维有机半导体纳米光栅制备技术的基础上，将样品以其基底平面法线方向为轴旋转90°，再进行第二次曝光灼蚀，即可实现二维有机半导体纳米光栅结构的制备。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述荧光发射有机半导体材料为：9，9-二辛基芴-2，7)-交替共聚-(1，4-{2，1’，3}-苯并噻二唑)(F8BT)，(9，9-二辛基芴-2，7)-共聚-二(4-甲氧基苯基)-芴(F8DP)，(9，9-二辛基芴-2，7)-共聚-双-N，N’-(4-丁基苯基)-双-N，N’-苯基-1，4-苯二胺(PFB)。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，基底选自玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、石英片或者硅片。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，干涉灼蚀紫外激光光源为波长小于等于400nm的高能量脉冲激光。
7.按照权利要求1的方法，其特征在于，荧光发射有机半导体溶液旋涂在基底上，旋涂速度优选1000rpm。
CN201110043161.5A 2011-02-23 2011-02-23 紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法 Expired - Fee Related CN102649196B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110043161.5A CN102649196B (zh) 2011-02-23 2011-02-23 紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110043161.5A CN102649196B (zh) 2011-02-23 2011-02-23 紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102649196A true CN102649196A (zh) 2012-08-29
CN102649196B CN102649196B (zh) 2015-05-20

Family

ID=46691405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110043161.5A Expired - Fee Related CN102649196B (zh) 2011-02-23 2011-02-23 紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102649196B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104882780A (zh) * 2015-06-10 2015-09-02 北京工业大学 一种薄膜型有机聚合物激光器的制备方法
CN110137799A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 北京工业大学 一种激光出射方向可调的复合腔激光器
CN111458776A (zh) * 2020-04-15 2020-07-28 华东师范大学重庆研究院 飞秒光丝干涉直写体光栅/啁啾体光栅制备方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050111513A1 (en) * 2003-10-01 2005-05-26 Riken Emission wavelength-programmable organic distributed feedback laser
CN101916042A (zh) * 2010-07-23 2010-12-15 长春理工大学 多光束半导体激光干涉纳米光刻技术及系统
CN101973512A (zh) * 2010-08-30 2011-02-16 北京工业大学 紫外激光干涉灼蚀金属微纳结构直写方法
CN101975976A (zh) * 2010-08-30 2011-02-16 北京工业大学 基于金属纳米颗粒的光子晶体微纳结构直写方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050111513A1 (en) * 2003-10-01 2005-05-26 Riken Emission wavelength-programmable organic distributed feedback laser
CN101916042A (zh) * 2010-07-23 2010-12-15 长春理工大学 多光束半导体激光干涉纳米光刻技术及系统
CN101973512A (zh) * 2010-08-30 2011-02-16 北京工业大学 紫外激光干涉灼蚀金属微纳结构直写方法
CN101975976A (zh) * 2010-08-30 2011-02-16 北京工业大学 基于金属纳米颗粒的光子晶体微纳结构直写方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104882780A (zh) * 2015-06-10 2015-09-02 北京工业大学 一种薄膜型有机聚合物激光器的制备方法
WO2016197423A1 (zh) * 2015-06-10 2016-12-15 北京工业大学 一种薄膜型有机聚合物激光器的制备方法
US9667035B1 (en) 2015-06-10 2017-05-30 Beijing University Of Technology Method for preparing organic polymer thin film laser
CN104882780B (zh) * 2015-06-10 2017-10-13 北京工业大学 一种薄膜型有机聚合物激光器的制备方法
CN110137799A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 北京工业大学 一种激光出射方向可调的复合腔激光器
CN111458776A (zh) * 2020-04-15 2020-07-28 华东师范大学重庆研究院 飞秒光丝干涉直写体光栅/啁啾体光栅制备方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102649196B (zh) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Nucleation and crystallization control via polyurethane to enhance the bendability of perovskite solar cells with excellent device performance
CN101973512B (zh) 紫外激光干涉灼蚀金属微纳结构直写方法
Xu et al. Fabrication of moth-eye structures on silicon by direct six-beam laser interference lithography
CN106324729B (zh) 基于激光全息石墨烯金属复合表面拉曼增强基底加工方法
CN102799063B (zh) 一种光刻胶模板及图案化ZnO纳米棒阵列的制备方法
CN103226215A (zh) 具有宽度周期性渐变表面的全息光栅制备方法
CN109748238B (zh) 一种大面积、均匀的纳米二聚体阵列的制备方法
CN102649196B (zh) 紫外激光干涉灼蚀有机半导体激光器直写方法
TWI413868B (zh) 製作週期性圖案的步進排列式干涉微影方法及其裝置
CN102651534A (zh) 基于激光干涉光刻的分布反馈式有机半导体激光器制作方法
CN102651537B (zh) 基于有源波导光栅结构的有机半导体激光器的制作方法
Cefarin et al. Nanostructuring methylammonium lead iodide perovskite by ultrafast nano imprinting lithography
CN102260870A (zh) 一种亚微米尺寸二维介质柱型光子晶体的制备方法
CN101975976B (zh) 基于金属纳米颗粒的光子晶体微纳结构直写方法
TW201716875A (zh) 干涉微影裝置
Chen et al. High-throughput fabrication of large-scale highly ordered ZnO nanorod arrays via three-beam interference lithography
Chen et al. Femtosecond Laser-Processed Perovskite Thin Films with Reduced Nonradiative Recombination and Improved Photodetecting Performance
CN114019762B (zh) 一种激光倏逝波近场干涉量子光刻制备纳米阵列的方法
WO2015192739A1 (zh) 太阳能电池局域掺杂方法
CN104708196B (zh) 一种增大光电材料有效感光面积的制备方法
CN102169921A (zh) 一种增大光电材料有效感光面积的制备技术
KR20180015104A (ko) 규칙적인 배열을 갖는 금속 나노구조체를 포함하는 유기 태양전지, 및 그의 제조 방법
Qiao et al. Nanofabrication Toward High-Resolution and Large Area
CN103197366A (zh) 基于异质结光栅的偏振滤波器及制备方法
CN108681216A (zh) 一种制备多周期多形貌的微纳米复合结构的装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150520

Termination date: 20180223