基于固態(tài)發(fā)光材料微納功能器件的制備與應用研究
發(fā)布時間：2021-11-18 07:11
有機發(fā)光材料由于發(fā)光效率高、結構修飾性強、波長可調控范圍廣等優(yōu)點,在固態(tài)照明,發(fā)光二極管,熒光傳感和光學顯示設備等領域有良好的應用前景,因而引起了廣泛的關注和研究�？紤]到實際應用需求,發(fā)光材料往往最終要以固態(tài)形式呈現(xiàn)在器件中,然而大多數(shù)的有機發(fā)光材料由于受到聚集熒光猝滅（ACQ）作用的影響,在高濃度液體和固態(tài)薄膜狀態(tài)下分子間π-π堆積作用增強,導致發(fā)光效率急劇降低甚至猝滅,嚴重限制了其實際應用價值。為了減少ACQ效應對發(fā)光材料帶來的負面影響,可以將染料分子均勻分散在固體介質中阻止其聚集,或者在分子的側鏈修飾上空間位阻大的基團（比如一些有機共軛聚合物材料）以降低共軛主體之間的π-π堆積作用造成的發(fā)光猝滅。這些方法雖然能在某種程度上降低ACQ的影響,但是無法從根本上消除此現(xiàn)象。聚集誘導發(fā)光（AIE）材料的出現(xiàn)很好地解決了以上問題,基于新穎的發(fā)光機理（分子內運動限制）和扭曲的分子構象,實現(xiàn)了固態(tài)形式下的高效發(fā)光,為固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)展注入了新的活力。目前基于AIE材料的固態(tài)發(fā)光器件發(fā)展仍處于起步階段,器件制備以及應用等方面都不成熟。已經報道的基于AIE材料而衍生的固態(tài)發(fā)光器件以薄膜器件為主,經...
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
集成光學芯片[1-4]
第一章緒論3圖1.2基于有機聚合物材料的功能性微納器件，（a）pH響應的蛋白質微透鏡[14]，（b）聚合物半球激光器[15]，（c）PDMS力學傳感器[16]，（d）紫外光刻膠加工的微結構陣列用于細胞生長調控[17]1.2聚合物微光學器件加工技術簡介1.2.1掩膜光刻技術光刻技術是半導體工藝和集成電路芯片制作過程中的一項重要技術，主要通過掩膜曝光的方法對光敏聚合物材料實現(xiàn)結構化加工[18]。具體技術過程如下：在合適的基底上旋涂一層均勻的光敏聚合物材料（即光刻膠），經過掩膜圖案將特定波長的光投射到薄膜上進行曝光，然后曝光部分的光刻膠特性發(fā)生變化，在顯影液的作用下完成光刻膠的圖案化顯像[19]（圖1.3）。用普通掩膜版光刻出來的結構一般為準二維結構陣列，結構的高度由膜厚控制。對于三維的漸變結構，可以使用灰度等級掩膜版，控制不同位置的光透過量來實現(xiàn)。光刻膠一般分為正膠和負膠，二者的主要區(qū)別在于曝光部分對顯影液的響應不同，正膠曝光后極易溶于顯影液，而負膠曝光部分不溶于顯影液因而保留下來。適當選擇兩種光刻膠可以得到互補的、分辨率要求不同的圖形[20]。由于光刻工藝可以實現(xiàn)大面積加工并且
吉林大學博士學位論文4具有成本低、操作簡單、重復性好等優(yōu)點，在微納加工方面應用廣泛。此外，將其輔助以刻蝕等技術，也可以對一些硬質材料或者非光敏有機材料加工。但是，考慮到光學衍射效應，掩膜光刻工藝僅可制作微米級（優(yōu)化后可能達到亞微米）以上的圖形結構，并且存在一定的結構誤差。想要進一步提高光刻分辨率，可以采用超衍射光刻的方法，但這種技術創(chuàng)新尚處于初步階段，并且操作復雜度和成本也會隨著增加。圖1.3掩膜光刻工藝示意圖1.2.2激光和電子束直寫技術直寫技術是一種無掩膜的光刻技術，通過控制聚焦斑點在感光涂層上的坐標位置，從而產生結構信息。直寫技術目前主要包括電子束直寫和激光直寫兩種，這兩種方法都極大地提高了加工結構的多樣性和分辨率。電子束直寫技術（EBL，electronbeamlithography）利用電子束對聚合物涂層直接掃描，然后通過刻蝕或者顯影技術實現(xiàn)微結構的加工[21,22]（圖1.4）。激光直寫技術（LDW，laserdirectwriting）則是通過控制激光的聚焦光斑以及曝光時間等參數(shù)從而對光敏聚合物材料實現(xiàn)準三維微納結構加工[23,24]。直寫方法省去了傳統(tǒng)光加工過程對復雜掩膜版的依賴，以及圖形轉寫和套刻等工藝，極大地提高了加工的效率、靈活性和精度。電子束直寫可以達到超高的加工精度，分辨率一般小于10nm，在各種納米器件、深亞微米器件的制備以及納米尺度光物理過程研究中發(fā)揮重要的作用[25]。但是，電子束直寫技術對工作環(huán)境要求苛刻（一般是真空環(huán)境），并且其設備昂貴、工作效率低，極大限制了其大范圍的使用。相比而言，激光直寫的方法對設備和工
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國內外集成電路光刻膠研究進展[J]. 江洪,王春曉. 新材料產業(yè). 2019(10)
本文編號：3502448
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
集成光學芯片[1-4]
第一章緒論3圖1.2基于有機聚合物材料的功能性微納器件，（a）pH響應的蛋白質微透鏡[14]，（b）聚合物半球激光器[15]，（c）PDMS力學傳感器[16]，（d）紫外光刻膠加工的微結構陣列用于細胞生長調控[17]1.2聚合物微光學器件加工技術簡介1.2.1掩膜光刻技術光刻技術是半導體工藝和集成電路芯片制作過程中的一項重要技術，主要通過掩膜曝光的方法對光敏聚合物材料實現(xiàn)結構化加工[18]。具體技術過程如下：在合適的基底上旋涂一層均勻的光敏聚合物材料（即光刻膠），經過掩膜圖案將特定波長的光投射到薄膜上進行曝光，然后曝光部分的光刻膠特性發(fā)生變化，在顯影液的作用下完成光刻膠的圖案化顯像[19]（圖1.3）。用普通掩膜版光刻出來的結構一般為準二維結構陣列，結構的高度由膜厚控制。對于三維的漸變結構，可以使用灰度等級掩膜版，控制不同位置的光透過量來實現(xiàn)。光刻膠一般分為正膠和負膠，二者的主要區(qū)別在于曝光部分對顯影液的響應不同，正膠曝光后極易溶于顯影液，而負膠曝光部分不溶于顯影液因而保留下來。適當選擇兩種光刻膠可以得到互補的、分辨率要求不同的圖形[20]。由于光刻工藝可以實現(xiàn)大面積加工并且
吉林大學博士學位論文4具有成本低、操作簡單、重復性好等優(yōu)點，在微納加工方面應用廣泛。此外，將其輔助以刻蝕等技術，也可以對一些硬質材料或者非光敏有機材料加工。但是，考慮到光學衍射效應，掩膜光刻工藝僅可制作微米級（優(yōu)化后可能達到亞微米）以上的圖形結構，并且存在一定的結構誤差。想要進一步提高光刻分辨率，可以采用超衍射光刻的方法，但這種技術創(chuàng)新尚處于初步階段，并且操作復雜度和成本也會隨著增加。圖1.3掩膜光刻工藝示意圖1.2.2激光和電子束直寫技術直寫技術是一種無掩膜的光刻技術，通過控制聚焦斑點在感光涂層上的坐標位置，從而產生結構信息。直寫技術目前主要包括電子束直寫和激光直寫兩種，這兩種方法都極大地提高了加工結構的多樣性和分辨率。電子束直寫技術（EBL，electronbeamlithography）利用電子束對聚合物涂層直接掃描，然后通過刻蝕或者顯影技術實現(xiàn)微結構的加工[21,22]（圖1.4）。激光直寫技術（LDW，laserdirectwriting）則是通過控制激光的聚焦光斑以及曝光時間等參數(shù)從而對光敏聚合物材料實現(xiàn)準三維微納結構加工[23,24]。直寫方法省去了傳統(tǒng)光加工過程對復雜掩膜版的依賴，以及圖形轉寫和套刻等工藝，極大地提高了加工的效率、靈活性和精度。電子束直寫可以達到超高的加工精度，分辨率一般小于10nm，在各種納米器件、深亞微米器件的制備以及納米尺度光物理過程研究中發(fā)揮重要的作用[25]。但是，電子束直寫技術對工作環(huán)境要求苛刻（一般是真空環(huán)境），并且其設備昂貴、工作效率低，極大限制了其大范圍的使用。相比而言，激光直寫的方法對設備和工
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國內外集成電路光刻膠研究進展[J]. 江洪,王春曉. 新材料產業(yè). 2019(10)
本文編號：3502448
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