CN109935689A - 一种新型有机半导体激光功率器的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型有机半导体激光功率器的设计方法。该方法包括如下步骤：在真空条件下，有机半导体材料纳米线是通过物理气相沉积的办法在二氧化硅基底上制备的，所用有机半导体材料为TPSB分子。在纳米线两端蒸镀纯金电极，纯度99.999％。将前述步骤制备好的器件接入信号处理设备，从而组成新型有机半导体激光功率器。该物理气相沉积方法解决了有机半导体材料的纯度问题，使有机半导体纯度高达达到99.9999％。与无机半导体激光功率器相比，该方法极大降低半导体材料制备成本，快速方便，操作简单，可重复性非常高，较高纯度的微纳晶提高了半导体激光功率器的各项性能，提高功率器灵敏度，提高有机半导体稳定性，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型有机半导体激光功率器的设计方法。
背景技术
激光功率器是用来检测脉冲激光在单位时间的平均功率的仪器。激光功率器一般由功率探头和信号处理显示设备组成，功率器探头按照不同的原理和材料分为光电二极管型和热电堆型。光电二极管型功率探头通过光电二极管将光能转换为电压或电流信号，再通过系统校准来精确测量激光功率的大小。热电堆型激光功率探头通过热电堆结构将光能转换成热量，再转换为电信号输出，通过系统校准来精确测量激光功率的大小。
传统的功率器探头所用的半导体材料有明显的缺点:制备难度较大，加工成本极高，高纯度无机半导体制备难度一直很高，使得激光功率器探头成本一直居高不下。虽然有些功率器价格比较低，但是灵敏度并不够高，在较弱的光强下激光功率不准，无法实现较弱激光强度下的测试。通过加装特定滤光片可以实现更大功率的测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型有机半导体激光功率器的设计方法。
本发明提供的制备有机半导体激光功率器的方法，包括如下步骤：
在真空条件下，有机半导体材料纳米线是通过物理气相沉积的办法在二氧化硅基底上制备的，所用有机半导体材料为TPSB分子，在纳米线两端蒸镀纯金电极，将前述步骤制备好的器件接入信号处理设备，就可以从而组成新型有机半导体激光功率器激光功率计。
在一个例子中，在真空管式炉中，将半导体荧光材料分子TPSB放在真空管式炉热源位置，通入惰性载气，在气体的下游放置好二氧化硅基底用来收集棒状半导体材料，该半导体即为光电探测用的半导体材料。将制备好的半导体材料两端蒸镀纯金电极材料，连接好信号处理设备，通过校准参数换算即可得到测试功率。
上述方法中所述的半导体材料，均为光电半导体材料。
所述真空管式炉和蒸镀金属电极的装置，都是在人造真空环境下实现的，实现真空度为0.1-300帕斯卡。
所述二氧化硅基底即为绝缘高透光基底材料。
所述有机半导体材料用的分子为自己合成分子。
在纳米线两端蒸镀的纯金电极的厚度在100nm以上，保证信号稳定性。
所述纯金电极的纯度在99.999％以上，保证装置灵敏度。
所述信号处理设备是可以检测到较弱电流的装置，或者加装信号放大器以实现检测较弱电流情况。
所述惰性载气成分为不与荧光分子发生反应的气体分子，一般选用氮气或者氩气。
所述信号处理设备中需要编译进去相应的算法公式，该公式参数由实验校准后得到。
在所述新型有机半导体激光功率器上加有合适的滤光片，可以测较大功率能量。
本发明以TPSB小分子为原料，真空条件下，制备半导体光电材料。在半导体材料上加装掩模版，在真空条件下蒸镀金属电极。在电极上引出导线，连接信号处理设备。所用方法操作简单，制备方法用时比较短，所用原料为有机半导体材料，成本比较低，实现了经济环保节能等多项目标。该物理气相沉积方法解决了有机半导体材料的纯度问题，使有机半导体纯度高达达到99.9999％。与无机半导体激光功率器相比，该方法极大降低半导体材料制备成本，快速方便，操作简单，可重复性非常高，较高纯度的微纳晶提高了半导体激光功率器的各项性能，提高功率器灵敏度，提高有机半导体稳定性，具有较高的应用价值。
附图说明
图1为根据本发明的设计方法形成的有机半导体激光功率器的图。
图2为实施例1所得测试激光强度与采集电流作图情况。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
一种新型有机半导体激光功率器的设计方法，包括如下步骤：
在真空条件下，有机半导体材料纳米线是通过物理气相沉积的办法在二氧化硅基底上制备的，所用有机半导体材料为TPSB分子，在纳米线两端蒸镀纯金电极，将前述步骤制备好的器件接入信号处理设备从而组成新型有机半导体激光功率器。
其中，所述真空环境为绝对真空环境，压强例如在0.1-10帕斯卡之间。所述二氧化硅基底须为绝缘高透光基底材料基底，具有较好的绝缘性能。所述有机半导体材料用的分子为自己合成分子。在纳米线两端蒸镀的纯金电极的厚度在100nm以上，保证信号稳定性。所述纯金电极的金纯度为99.999％。所述信号处理设备具有检测弱电流的能力。所述信号处理设备中编译有算法，算法的参数是通过实验校准后得到的。在所述新型有机半导体激光功率器上加有合适的滤光片，可以测较大功率能量。
下述实施例中，TPSB荧光分子由2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯基-二(二乙基膦酸酯)通过霍纳尔－沃兹沃思－埃蒙斯反应Horner-Wadsworth-Emmons(HWE)反应得到的。无须精致即可作微纳晶制备原料。
实施例1、
称取TPSB半导体荧光材料分子0.8-1mg放在真空管式炉热源位置，用二氧化硅基底接收有机半导体，长度约为40-70μm，在半导体两段蒸镀100-200nm厚金电极，连接上信号检测设备，得到一条激光强度与电流信号Log值之间呈线性关系，该线性结果用来校准功率器信号转换参数。
半导体长度主要分布在40-70微米范围内，测试的是400nm飞秒激光强度。
实施例2、
称取TPSB半导体荧光材料分子0.5-0.7mg放在真空管式炉热源位置，用二氧化硅基底接收有机半导体，长度约为30-50μm，在半导体两段蒸镀150-200nm厚金电极，连接上信号检测设备，得到一条激光强度与电流信号Log值之间呈线性关系，该线性结果用来校准功率器信号转换参数。
半导体长度主要分布在30-50微米范围内，测试的是470nm飞秒激光强度。
Claims (10)
1.一种新型有机半导体激光功率器的设计方法，包括如下步骤：
在真空条件下，有机半导体材料纳米线是通过物理气相沉积的办法在二氧化硅基底上制备的，所用有机半导体材料为TPSB分子，在纳米线两端蒸镀纯金电极，将前述步骤制备好的器件接入信号处理设备，从而组成新型有机半导体激光功率器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述真空为绝对真空环境，压强在0.1-10帕斯卡之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述有机半导体材料纳米线是在真空管式炉中通过物理气相沉积方法制备的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二氧化硅基底为绝缘高透光基底材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机半导体材料用的分子为自己合成分子。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在纳米线两端蒸镀的纯金电极的厚度在100nm以上，保证信号稳定性。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纯金电极的金纯度为99.999％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信号处理设备具有检测弱电流的能力。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信号处理设备中编译有算法，算法的参数是通过实验校准后得到的。
10.根据权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于：在所述新型有机半导体激光功率器上加有滤光片。
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