一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器及其制作方法，器件結(jié)構(gòu)為：彈性基底/界面修飾層/有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)。其中彈性基底是高彈性塑料，如聚甲基硅氧烷（PDMS）、聚氨基丙烯酸酯（PUA）及聚乙烯醇（PVA）等；界面修飾層是可溶液加工制膜的有機(jī)聚合物界面修飾層，如醋酸纖維素（CA）、聚電解質(zhì)（PEs）、共軛聚電解質(zhì)（CPEs）等；有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)是具有光增益特性的激光材料，其制作方法是將界面修飾層/有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)層通過溶液法涂布到彈性基底上，涂布方法包括旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷及噴墨打印等。由此制得的激光器件綜合性能優(yōu)異，具體表現(xiàn)為光放大自發(fā)輻射（ASE）閾值低、柔性好（任意彎折、扭曲甚至拉伸后閾值保持穩(wěn)定）。
【專利說明】
一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器及其制作方法，屬于光電信息材料及應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光器在科學(xué)研究，醫(yī)療，軍事，工程建造等各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步，為了拓寬激光器的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)其耐用性，人們對(duì)于具有效率高、環(huán)境友好、柔性可拉伸等優(yōu)點(diǎn)的新型激光器的需求逐漸增加。由于有機(jī)半導(dǎo)體材料具有眾多優(yōu)點(diǎn)，采用有機(jī)半導(dǎo)體材料，將有助于開發(fā)熱穩(wěn)定性高的可見光激光器、小型可調(diào)諧激光器、光電子集成器件，特別是柔性甚至可穿戴的激光器。目前的比較成熟的諧振腔大部分由無機(jī)固態(tài)物質(zhì)制成，其制備工藝復(fù)雜，制作成本高，不具備柔性的性能，因此低成本制作柔性有機(jī)激光器勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于柔性基底的有機(jī)半導(dǎo)體激光器及其制作方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明是一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器，該器件結(jié)構(gòu)為:彈性基底/界面修飾層/有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì);所述的彈性基底是高彈性塑料，所述的界面修飾層是可溶液加工制膜的有機(jī)聚合物界面修飾層，所述的有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)是具有光增益特性的激光材料。
[0005]所述的高彈性塑料為聚甲基硅氧烷PDMS、聚氨基丙烯酸酯PUA或聚乙烯醇PVA。
[0006]所述的可溶液加工制膜的有機(jī)聚合物界面修飾層為醋酸纖維素CA、聚電解質(zhì)Pes或共軛聚電解質(zhì)CPEs。
[0007]所述的具有光增益特性的激光材料為聚(2，2_二辛基芴)(PF0)。
[0008]本發(fā)明的柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器的制造方法為:所述的界面修飾層和有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)是通過旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷或噴墨打印方式，依次涂布到彈性基底上。
[0009]有益效果:該激光器的激光增益材料閾值低;該激光器采用旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷或噴墨打印等溶液方式加工，成本低;該激光器具備優(yōu)異的柔性，在任意彎折、扭曲及拉伸的狀態(tài)下，激光行為基本不變。
【附圖說明】
[0010]圖1為:在基底和發(fā)光層之間沒有加入界面層與加入界面層的閾值的變化譜圖；[0011 ]圖2為:對(duì)于加入界面層后的器件進(jìn)行拉伸，閾值與拉伸長(zhǎng)度的變化圖。
[0012]圖3是拉伸和回復(fù)過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明所述的柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器采用彈性基底/界面修飾層/有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)結(jié)構(gòu)。其中彈性基底是高彈性塑料，如聚甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨基丙烯酸酯(PUA)及聚乙烯醇(PVA)等;界面修飾層是可溶液加工制膜的有機(jī)聚合物界面修飾層，如醋酸纖維素(CA)、聚電解質(zhì)(PEs)、共軛聚電解質(zhì)(CPEs)等;有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)是具有光增益特性的激光材料，如聚(2，2_ 二辛基芴)(PF0)等。其制作方法是將界面修飾層/有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)層通過溶液法涂布到彈性基底上，涂布方法包括旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷及噴墨打印等。
[0014]實(shí)施例1
[0015]柔性基底的制備，選用硅油和光固化劑，以10:1的質(zhì)量配比，攪拌均勻；之后將攪拌均勻的混合液滴在在已經(jīng)準(zhǔn)備好的玻璃片上，刮涂;放入真空干燥箱內(nèi)，抽真空，至無氣泡，將溫度升至80攝氏度，30分鐘后，拿出即可。
[0016]激光器件的制備，對(duì)上述制備好的柔性基底進(jìn)行旋涂，首先，由于制備好的基底接觸角比較大，需要對(duì)此進(jìn)行表面的預(yù)處理才可以進(jìn)行較好的旋涂，選用Plasma處理10s，之后旋涂水溶性有機(jī)界面層醋酸纖維素的異丙酮溶液，CA/DAA，25mg/mL，轉(zhuǎn)速為3000r/min，最后旋涂發(fā)光層PF0，20mg/mL，轉(zhuǎn)速為2000r/min。通過引入界面層，可以很好的解決發(fā)光層的成膜性。
[0017]將上述制備好的器件進(jìn)行固定，用條形栗浦激光照射器件表面，得到柔性器件的放大自發(fā)輻射(ASE)的閾值，之后不斷拉伸柔性器件，進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。
[0018]實(shí)施例2
[0019]按實(shí)施例1的方法制備柔性基底。
[0020]激光器的制備，將制備好的柔性基底進(jìn)行旋涂，對(duì)表面進(jìn)行預(yù)處理，采用Plasma處理1s，接著旋涂水溶性有機(jī)界面層醋酸纖維素的異丙酮溶液，CA/DAA，20mg/mL，轉(zhuǎn)速為3000r/min，最后旋涂發(fā)光層PFO，30mg/mL，轉(zhuǎn)速為2000r/min。通過改變?nèi)芤簼舛?，改變界面修飾層和有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)的厚度，觀測(cè)激光器性能的的變化，發(fā)現(xiàn)閾值略有變大。
[0021]實(shí)施例3
[0022]按實(shí)施例1的方法制備柔性基底。
[0023]激光器的制備，將制備好的柔性基底進(jìn)行旋涂，對(duì)表面進(jìn)行預(yù)處理，采用Plasma處理10s，接著旋涂水溶性有機(jī)界面層聚電解質(zhì)(PEs)，20mg/mL，轉(zhuǎn)速為3000r/min，最后旋涂發(fā)光層PFO，20mg/mL，轉(zhuǎn)速為2000r/min。通過改變界面修飾層的溶液和溶液濃度，觀測(cè)變換界面修飾層的溶液和厚度對(duì)激光器性能產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于界面修飾層為水溶性有機(jī)界面層聚電解質(zhì)，PEs，水溶性有機(jī)界面層醋酸纖維素的異丙酮溶液，CA/DAA，作為界面修飾層，測(cè)出的性能更穩(wěn)定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器，其特征在于，該器件結(jié)構(gòu)為:彈性基底/界面修飾層/有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì);所述的彈性基底是高彈性塑料，所述的界面修飾層是可溶液加工制膜的有機(jī)聚合物界面修飾層，所述的有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)是具有光增益特性的激光材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的高彈性塑料為聚甲基硅氧烷PDMS、聚氨基丙烯酸酯PUA或聚乙烯醇PVA。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的可溶液加工制膜的有機(jī)聚合物界面修飾層為醋酸纖維素CA、聚電解質(zhì)PEs或共軛聚電解質(zhì)CPEs。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的具有光增益特性的激光材料為聚(2，2-二辛基芴)(PFO)。5.—種如權(quán)利I所述的柔性有機(jī)半導(dǎo)體激光器的制造方法，其特征在于:所述的界面修飾層和有機(jī)半導(dǎo)體激光增益介質(zhì)是通過旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷或噴墨打印方式，依次涂布到彈性基底上。
【文檔編號(hào)】H01L51/48GK105957964SQ201610286738
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】賴文勇, 張靜, 張傲, 路佩雯
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)