一种柔性有机半导体激光器及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种柔性有机半导体激光器及其制作方法，器件结构为：弹性基底/界面修饰层/有机半导体激光增益介质。其中弹性基底是高弹性塑料，如聚甲基硅氧烷（PDMS）、聚氨基丙烯酸酯（PUA）及聚乙烯醇（PVA）等；界面修饰层是可溶液加工制膜的有机聚合物界面修饰层，如醋酸纤维素（CA）、聚电解质（PEs）、共轭聚电解质（CPEs）等；有机半导体激光增益介质是具有光增益特性的激光材料，其制作方法是将界面修饰层/有机半导体激光增益介质层通过溶液法涂布到弹性基底上，涂布方法包括旋涂、喷涂、丝网印刷及喷墨打印等。由此制得的激光器件综合性能优异，具体表现为光放大自发辐射（ASE）阈值低、柔性好（任意弯折、扭曲甚至拉伸后阈值保持稳定）。
【专利说明】
一种柔性有机半导体激光器及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种柔性有机半导体激光器及其制作方法，属于光电信息材料及应用领域。
【背景技术】
[0002]激光器在科学研究，医疗，军事，工程建造等各个领域具有广泛而重要的应用。随着社会的发展及科技的进步，为了拓宽激光器的应用范围，增强其耐用性，人们对于具有效率高、环境友好、柔性可拉伸等优点的新型激光器的需求逐渐增加。由于有机半导体材料具有众多优点，采用有机半导体材料，将有助于开发热稳定性高的可见光激光器、小型可调谐激光器、光电子集成器件，特别是柔性甚至可穿戴的激光器。目前的比较成熟的谐振腔大部分由无机固态物质制成，其制备工艺复杂，制作成本高，不具备柔性的性能，因此低成本制作柔性有机激光器势在必行。
【发明内容】
[0003]技术问题:为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于柔性基底的有机半导体激光器及其制作方法。
[0004]技术方案:本发明是一种柔性有机半导体激光器，该器件结构为:弹性基底/界面修饰层/有机半导体激光增益介质;所述的弹性基底是高弹性塑料，所述的界面修饰层是可溶液加工制膜的有机聚合物界面修饰层，所述的有机半导体激光增益介质是具有光增益特性的激光材料。
[0005]所述的高弹性塑料为聚甲基硅氧烷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机聚合物界面修饰层为醋酸纤维素CA、聚电解质Pes或共轭聚电解质CPEs。
[0007]所述的具有光增益特性的激光材料为聚(2，2_二辛基芴)(PF0)。
[0008]本发明的柔性有机半导体激光器的制造方法为:所述的界面修饰层和有机半导体激光增益介质是通过旋涂、喷涂、丝网印刷或喷墨打印方式，依次涂布到弹性基底上。
[0009]有益效果:该激光器的激光增益材料阈值低;该激光器采用旋涂、喷涂、丝网印刷或喷墨打印等溶液方式加工，成本低;该激光器具备优异的柔性，在任意弯折、扭曲及拉伸的状态下，激光行为基本不变。
【附图说明】
[0010]图1为:在基底和发光层之间没有加入界面层与加入界面层的阈值的变化谱图；[0011 ]图2为:对于加入界面层后的器件进行拉伸，阈值与拉伸长度的变化图。
[0012]图3是拉伸和回复过程的示意图。
【具体实施方式】
[0013]本发明所述的柔性有机半导体激光器采用弹性基底/界面修饰层/有机半导体激光增益介质结构。其中弹性基底是高弹性塑料，如聚甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨基丙烯酸酯(PUA)及聚乙烯醇(PVA)等;界面修饰层是可溶液加工制膜的有机聚合物界面修饰层，如醋酸纤维素(CA)、聚电解质(PEs)、共轭聚电解质(CPEs)等;有机半导体激光增益介质是具有光增益特性的激光材料，如聚(2，2_ 二辛基芴)(PF0)等。其制作方法是将界面修饰层/有机半导体激光增益介质层通过溶液法涂布到弹性基底上，涂布方法包括旋涂、喷涂、丝网印刷及喷墨打印等。
[0014]实施例1
[0015]柔性基底的制备，选用硅油和光固化剂，以10:1的质量配比，搅拌均匀；之后将搅拌均匀的混合液滴在在已经准备好的玻璃片上，刮涂;放入真空干燥箱内，抽真空，至无气泡，将温度升至80摄氏度，30分钟后，拿出即可。
[0016]激光器件的制备，对上述制备好的柔性基底进行旋涂，首先，由于制备好的基底接触角比较大，需要对此进行表面的预处理才可以进行较好的旋涂，选用Plasma处理10s，之后旋涂水溶性有机界面层醋酸纤维素的异丙酮溶液，CA/DAA，25mg/mL，转速为3000r/min，最后旋涂发光层PF0，20mg/mL，转速为2000r/min。通过引入界面层，可以很好的解决发光层的成膜性。
[0017]将上述制备好的器件进行固定，用条形栗浦激光照射器件表面，得到柔性器件的放大自发辐射(ASE)的阈值，之后不断拉伸柔性器件，进行性能测试，结果如图2所示。
[0018]实施例2
[0019]按实施例1的方法制备柔性基底。
[0020]激光器的制备，将制备好的柔性基底进行旋涂，对表面进行预处理，采用Plasma处理1s，接着旋涂水溶性有机界面层醋酸纤维素的异丙酮溶液，CA/DAA，20mg/mL，转速为3000r/min，最后旋涂发光层PFO，30mg/mL，转速为2000r/min。通过改变溶液浓度，改变界面修饰层和有机半导体激光增益介质的厚度，观测激光器性能的的变化，发现阈值略有变大。
[0021]实施例3
[0022]按实施例1的方法制备柔性基底。
[0023]激光器的制备，将制备好的柔性基底进行旋涂，对表面进行预处理，采用Plasma处理10s，接着旋涂水溶性有机界面层聚电解质(PEs)，20mg/mL，转速为3000r/min，最后旋涂发光层PFO，20mg/mL，转速为2000r/min。通过改变界面修饰层的溶液和溶液浓度，观测变换界面修饰层的溶液和厚度对激光器性能产生的影响，发现相对于界面修饰层为水溶性有机界面层聚电解质，PEs，水溶性有机界面层醋酸纤维素的异丙酮溶液，CA/DAA，作为界面修饰层，测出的性能更稳定。
【主权项】
1.一种柔性有机半导体激光器，其特征在于，该器件结构为:弹性基底/界面修饰层/有机半导体激光增益介质;所述的弹性基底是高弹性塑料，所述的界面修饰层是可溶液加工制膜的有机聚合物界面修饰层，所述的有机半导体激光增益介质是具有光增益特性的激光材料。2.根据权利要求1所述的一种柔性有机半导体激光器，其特征在于，所述的高弹性塑料为聚甲基硅氧烷PDMS、聚氨基丙烯酸酯PUA或聚乙烯醇PVA。3.根据权利要求1所述的一种柔性有机半导体激光器，其特征在于，所述的可溶液加工制膜的有机聚合物界面修饰层为醋酸纤维素CA、聚电解质PEs或共轭聚电解质CPEs。4.根据权利要求1所述的一种柔性有机半导体激光器，其特征在于，所述的具有光增益特性的激光材料为聚(2，2-二辛基芴)(PFO)。5.—种如权利I所述的柔性有机半导体激光器的制造方法，其特征在于:所述的界面修饰层和有机半导体激光增益介质是通过旋涂、喷涂、丝网印刷或喷墨打印方式，依次涂布到弹性基底上。
【文档编号】H01L51/48GK105957964SQ201610286738
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】赖文勇, 张静, 张傲, 路佩雯
【申请人】南京邮电大学