微纳加工 | AIE聚合物发光器件制作

微纳发光器件在集成光学发展过程中扮演着重要的角色,比如:光增益材料在有机激光器和电子显示领域的巨大应用前景;对压力或者化学物质有响应的发光材料可以用作传感器;另外用不同发光材料制备的微结构阵列,通过合理的光调控在在防伪领域也显示出很好的应用价值。

在现实应用中,固态器件(如:薄膜、功能结构)的应用范围比一些液态或游离态的物质要广泛得多,这就要求一些发光材料在固态或者聚集态时依然要具有很好的发光效率。因此,寻找高效的固态发光材料,并将其应用在聚合物器件中具有重要的意义。

在各类发光材料中,聚集诱导发光材料作为一类新兴的发光材料,由于其独特的发光性质引起了广泛的关注和研究。AIE 材料在固态下高效发光等优点,将其掺杂在环氧树脂中,用所得的复合型树脂成功制备了聚合物微纳发光结构。 聚合物发光器件是一类重要的功能性光子器件,在制备过程中将发光材料掺杂或者修饰到聚合物中制得复合物,然后通过自组装以及成熟的加工技术灵活地制备成各种固态光子器件。这些发光器件在激光器、光通讯、传感、照明显示、印刷、生物诊断、防伪等众多领域都具有很好的应用价值。

聚合物材料较好的兼容性允许多种功能性材料掺杂和加工。比如,Sun 等人将激光染料罗丹明 B(RhB)掺杂到 SU-8 光刻胶中,然后用飞秒激光直写技术制备了多种微型谐振腔结构,并实现了低阈值激光的输出。清华大学的 Yang 等人围绕着碳点掺杂的聚合物(如水凝胶)开展了一系列传感相关的工作,利用波导结构实现了对多种物质的传感与检测。显而易见,聚合物发光器件的应用方向主要依赖于发光材料的特殊性质,以及结构化光子器件的功能。要想拓宽聚合物发光器件的应用范围,提高器件工作效率还需要不断改善发光材料的性能,以及寻找合适的加工手段做出迎合应用方向的功能性器件。

聚合物发光器件中发光的材料(如:有机物小分子、稀土上转换材料、量子点等)通过掺杂或者修饰等方式混合在聚合物基质中,在合适光或者电的激发下发光。实际应用中,考虑到能耗以及器件寿命等因素,不断追求更高效的发光器件,即在尽可能低的光照或者电量激发下,器件达到目标的发光强度。而对于固态器件而言,其发光强度主要与发光组分本身的发光效率和掺杂比例相关。传统的发光材料在高浓度或者固态时分子间作用力增强,较强的 π-π 堆积作用使染料分子发生荧光猝灭现象,这种现象极大地限制了有机发光染料在固态发光器件中的应用价值。根据之前报道的 RhB 聚合物微型激光器的工作,增益材料 RhB 在聚合物中的最优掺杂比为 1 wt%,进一步提高掺杂浓度不仅会使荧光急剧猝灭,RhB 分子在聚合物中也会出现聚集团簇现象进而影响器件的形貌和性能。

聚集诱导发光材料作为一类新兴的有机发光材料,以其独特的分子内运动限制的发光机理,从根本上克服了染料分子聚集猝灭的问题,实现了固态下的高效发光,无疑为固态发光器件的发展注入了一股新鲜的血液。

聚合物微光学器件加工技术:

1. 掩膜光刻技术

通过掩膜曝光的方法对光敏聚合物材料实现结构化加工。

2. 激光和电子束直写技术

直写技术是一种无掩膜的光刻技术,通过控制聚焦斑点在感光涂层上的坐标位置,从而产生结构信息。

3. 纳米压印技术

纳米压印技术是一种对微纳结构化图案进行复刻的工艺,可以用来完成高精度、大面积的微纳结构制备。

我们提供快速MEMS器件 / 微纳米结构加工设计服务, 欢迎留言咨询。

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