用微结构压印提高GaN基发光二极管的输出光强

为了进一步提高GaN基发光二极管(LED)的出光效率,针对倒装焊GaN基发光二极管提出了一个在蓝宝石衬底出光面上引入二维微纳米阵列结构的新构想.根据这一构想,将微结构图形化压印和发光器件的封装有机地结合起来,利用一种简易可行的纳米压印-热硬化性聚合物压印技术,成功地制备出了带有微米级阵列超薄封装结构的LED.结果表明,这种带有微结构阵列LED的输出光强得到了明显增强,1mm×1mm大管芯GaN LED在350mA的直流电注入下的光功率比无微结构的LED提高了60%.这一成功为提高发光二极管的出光强度提供了一个有效的新途径.     

用微结构压印提高GaN基发光二极管的输出光强

为了进一步提高GaN基发光二极管(LED)的出光效率,针对倒装焊GaN基发光二极管提出了一个在蓝宝石衬底出光面上引入二维微纳米阵列结构的新构想.根据这一构想,将微结构图形化压印和发光器件的封装有机地结合起来,利用一种简易可行的纳米压印-热硬化性聚合物压印技术,成功地制备出了带有微米级阵列超薄封装结构的LED.结果表明,这种带有微结构阵列LED的输出光强得到了明显增强,1mm×1mm大管芯GaN LED在350mA的直流电注入下的光功率比无微结构的LED提高了60%.这一成功为提高发光二极管的出光强度提供了一个有效的新途径.     

基于纳米压印PET基底的高效柔性有机电致发光器件

为了克服现有的以玻璃为基底、ITO为电极的有机电致发光器件（OLED）的韧性差、对裂纹缺陷敏感等固有缺点,对现有的OLED器件结构进行优化。本文提出了以PET为基底,旋涂高导PEDOT：PSS作为阳极的高效柔性OLED器件结构。并在此基础上,通过纳米压印蛾眼模板将光耦合结构引入器件,提高器件的光取出效率。此绿光FOLED器件在亮度为1 000 cd·m^-2时,功率效率为36.10 lm·W^-1。在此基础上,通过纳米压印引入光耦合结构的柔性OLED器件表现出良好的光电性质,在亮度为1 000 cd·m^-2时,功率效率可达到80.46 lm·W^-1。并且这种绿光柔性OLED器件在以器件半边长为曲率半径180°弯折200次后亮度衰减很少。此种高导PEDOT：PSS电极和柔性PET基底可以成为较好的ITO透明电极和刚性玻璃基底的替代物,为生产可穿戴式设备提供了可能。     

气囊气缸式真空紫外纳米压印设备研制

本文介绍了紫外纳米压印技术原理,以及工艺中模板与基片的平行度对压印质量的影响.研制了气囊气缸式真空紫外纳米压印设备,其通过气囊气缸使模板与基片平行,从而可在大面积基片上确保压力均匀.研制了相应的光学系统,着重讨论了如何实现紫外纳米压印以及光学系统的设计和调整.制备了石英玻璃模板,实现了在商用紫外固化聚合物OG154上的紫外纳米压印,转移复制了具有100nm特征的5cm×5cm面积的纳米结构图形.     

微透镜阵列薄膜定向增强OLED耦合效率的研究

利用微透镜阵列(MLA)薄膜定向增强有机发光器件(OLED)耦合效率,采用光线追迹方法模拟了不同长短轴比的椭圆形MLA对OLED光的定向增强作用。采用数字微反射镜器件(DMD)并行光刻和热回流相结合的方法制作了MLA模版,经过电铸、压印得到MLA薄膜。理论模拟和实验结果表明,利用MLA可以定向提高OLED的出光效率,圆形MLA可提高垂直OLED基底表面方向的亮度42%;椭圆形MLA可实现OLED在长短轴方向上30°的半强度角度差,总的提取效率可提高30%以上。     

应用传统紫外光刻机进行紫外压印

基于紫外光固化的紫外纳米压印技术可在常温常压条件下实现纳米结构批量复制,具有高分辨率、高效率和低成本的优点。通过对紫外纳米压印原理和工艺的分析,制备了石英玻璃模板,实现了在商用紫外固化聚合物OG154上的紫外纳米压印,转移复制了具有100nm特征的5cm×5cm面积的纳米结构图形。同时,介绍了如何利用传统紫外光刻机的套刻对准系统进行紫外纳米压印和套刻对准的方法。     

一种基于空间光调制器的微透镜阵列制备技术

提出了一种基于空间光调制器的并行光刻制备微透镜阵列的技术。采用数字微反射镜器件输入光刻图形,结合热回流技术,制作任意结构和排布的微透镜阵列。无限远校正显微微缩光学系统的长焦深保证了深纹光刻的实现,热回流法提供了良好的表面光滑度。与传统逐层并行光刻和掩模曝光技术相比,提出的技术方案更加便捷灵活,特别适合制作特征尺寸在数微米至百微米的微透镜阵列器件。得到的微透镜阵列模版经过电铸转移为金属模具,利用紫外卷对卷纳米压印技术在柔性基底上制备微透镜阵列器件,在超薄液晶显示、有机发光二极管(OLED)照明等领域有广泛应用。     

低温纳米压印技术制备微纳图案的研究

纳米压印需要将聚合物加热到它的玻璃化温度以上,然后用印章压印使其复制印章图案.采用低玻璃化温度的SU-82000.1和Hybrane胶体转移图案,能够在低温、甚至室温下实现微纳图案的转移.采用的印章制备方法是聚焦离子束(FIB)直接在衬底上制备图案,从而避免了传统工艺中效率较慢的电子束加工和取消了反应离子刻蚀步骤;并且采用FIB方法可同时在衬底上制备微米、纳米尺度的图案.实验结果表明用FIB方法可以得到比较均匀致密的微纳米图案印章,经过低温纳米压印后可成功地实现微纳图案的复制.     

MMI微压印模板的设计与研究

微纳米压印技术作为代替传统光刻的一种新兴技术,有着重要的应用潜力。近年来在直接加工微器件如微流体、微生物器件,特别是在微平面光学器件方面得到了较快的发展。采用微压印法直接加工聚合物微平面光学器件是一个具有实用价值和研究价值的课题。该文首先讨论并选取了聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA),研究了聚合物多模干涉(MMI)耦合器器件的微压印模板的设计和加工,讨论了压印模板材料的影响。根据典型基于MMI聚合物分光器件模板的设计实例,由聚合物的光学性能和分光要求,设计出模板的几何尺寸,通过微细加工工艺加工出模板,并给出了初步的热压印实验结果。     

新型含硅丙烯酸酯型纳米压印胶的研究与应用

纳米压印技术因其成本低、产量高的优点广受关注,而开发可适用于纳米压印的压印胶成为该工艺的关键。合成了一种硅含量高的单体三(三甲基硅氧基)甲基丙烯酰氧丙基硅烷(TRIS),制备了一种新型紫外纳米压印用含硅丙烯酸酯型压印胶,用四点弯曲实验机和接触角测试仪表征了压印胶与模板的黏附性能,研究了配方组成对模板黏附性能的影响,优化得到了抗黏附性能优异的配方。压印实验结果表明,该压印胶与模板分离时无粘连。AFM与SEM测试结果表明,压印胶上复制得到了线宽149 nm、周期298 nm、深宽比为1的纳米光栅图形,图形结构完整。     

紫外固化真空负压纳米压印系统的研制

气体压力施压是实现纳米压印技术中将模板压入转移介质的重要技术路径,在克服应力不均匀、保护基片和模板等方面优势明显。报道了一种旨在提高压印压力均匀性、低压力施压的真空负压紫外固化纳米压印系统的研制。制备真空腔室,腔室顶部利用弹性橡胶环结合紫外透过性好的SiO2玻璃与腔体连接,采用抽真空的方式形成负压,腔室外大气压强通过SiO2玻璃均匀地作用到压印模板上,将其压入液态紫外敏感光刻胶中,再采用紫外光固化光刻胶,分离后实现模板图形向基板的转移。压印力大小取决于腔室内外的气体压强差,通过调节腔室内部气压大小改变施加在模板上的实际压力,内部气压大小通过连通气压表观察。图形转移实验结果表明,所研制纳米压印样机系统能够实现图形的高保真转移,在基片上形成光刻胶材质的结果图形,500nm特征线宽图形转移实验结果清晰,在较大面积基片上的压印压力均匀性良好。     

基于OG154的紫外纳米压印研究

制作出适用于紫外压印的模板,用自行研制的UVNIL-01型气囊气缸式紫外压印机,分别在硬质纸板上和石英玻璃上做了紫外压印实验。用紫外固化聚合物OG154完成了紫外纳米压印,转移复制了具有100nm特征尺寸纳米结构图形。在实验中,采用的模板面积为5cm×5cm,压力最大为2bar,脆性模板和基片未发生破裂,表明气囊气缸压印系统可以完成大面积图形的转印。实验结果表明,硬质纸板对聚合物OG154的粘附力大于模板对聚合物的粘附力,很利于脱模分离。石英玻璃基板对OG154的粘附力小,很容易剥离成OG154薄膜。     

大面积规则排布的AlN纳米柱阵列制备

采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在2英寸(1英寸=2.54 cm)c面蓝宝石衬底上异质外延厚度1μm、具有原子级平整表面的高质量氮化铝(AlN)外延层.并在此高质量AlN薄膜的基础上开发了基于纳米压印光刻技术、干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的工艺,通过自上而下的方法制备得到了大面积范围内规则排列的AlN纳米柱阵列,纳米柱的高度和直径分别为1μm和535 nm.研究结果表明,高晶体质量的AlN材料以及基于AZ400K溶液的湿法腐蚀工艺是制备无腐蚀坑且侧壁光滑的垂直AlN纳米柱阵列的关键.AlN纳米柱阵列的制备为深紫外纳米柱发光器件的研究奠定了基础.     

基于微结构阵列基板的高效顶发射OLED器件

为了提高顶发射OELD的效率,降低电压,基于纳秒激光刻蚀技术制备了一种用于顶发射OLED的低成本可重复的方形微结构阵列基板,在此基础上制备了顶发射OLED器件。实验发现,利用这种基板可以有效提高器件的出光效率,降低器件的驱动电压。其中,使用20μm的方格微结构阵列基板的器件的最高效率达到66.7cd/A,40mA/cm~2下亮度达到20 103cd/m~2,相比于未经刻蚀的无结构器件分别提高9.8%和6.9%;而使用40μm的方格微结构阵列基板的器件驱动电压最低,在40mA/cm~2下为9.58V,相较未经刻蚀的无结构器件降低了0.26V。分析表明,器件光效的提升和驱动电压的降低主要有两点原因:首先由于基于微结构阵列基板制备的器件中存在褶皱结构,可以破坏器件的光波导,并且增大了器件面积而降低驱动电压;其次纳秒激光刻蚀产生的光栅条纹可以提高光提取效率,同时增强局部电场以提高电极的载流子注入能力。     

柔性OLED显示及封装技术的研究

有机发光二极管(OLED)是最具发展潜力的显示技术之一,而器件的使用寿命短的缺点影响了OLED的发展.有机电致发光器件在柔性衬底上的制备是下一代显示技术发展的重要方向.介绍了柔性OLED及封装技术和金属薄片、聚合物基片及超薄玻璃—聚合物系统的特点,OLED器件的有效封装可以延长器件的寿命.     

具有PEDOT∶PSS/HAT-CN双空穴注入层的高效柔性OLED器件

为了研究不同的空穴注入层修饰柔性衬底对柔性OLED器件性能的影响,本文采用HAT-CN、PEDOT∶PSS、PEDOT∶PSS/HAT-CN 3种空穴注入层制备柔性OLED器件。设计的器件结构为PET/ITO/HIL/TAPC (60nm)/CBP∶Ir(ppy)3(20nm,10%)/TmPyPB(45nm)/Liq(2nm)/Al(100nm)。采用旋涂的方法制备了PEDOT∶PSS,其余有机层及阴极采用真空蒸镀法制备。结果表明,采用PEDOT∶PSS/HAT-CN复合薄膜作为空穴注入层的柔性OLED器件性能最优。该器件的最大电流效率和最大功率效率分别为84cd/A和76lm/W。研究表明,经PEDOT∶PSS修饰的柔性衬底表面更为连续及平滑,不容易使器件发生漏电及短路现象;同时PET/ITO/PEDOT∶PSS/HATCN复合薄膜在绿光波段有较高的透过率,可以提高器件的出光率;另外该双空穴注入结构使器件内部载流子的注入处于动态平衡状态,增加了电子和空穴载流子的复合概率。     

新型高抗粘紫外纳米压印光刻胶的工艺研究

为了减少紫外纳米压印技术脱模过程中的接触粘附力,开发了一种新型高流动、抗粘的紫外纳米压印光刻胶。光刻胶以BMA为聚合单体,添加特定配比的交联剂和光引发剂配置而成。紫外纳米压印实验在本课题组自主研发的IL-NP04型纳米压印机上完成。实验得到光刻胶掩膜膜厚为1.21μm,结构尺寸深246nm,周期937.5nm。实验结果表明,在没有对石英模板表面进行修饰的情况下,该光刻胶依然表现出高可靠性和高图形转移分辨率,有效减少了紫外纳米压印工艺中的模板抗粘修饰的工艺步骤。     

锥状微结构阵列提高OLED出光效率的研究

为提高OLED出光效率,在OLED基底上设计锥状微结构阵列,通过几何光学和光线追迹方法分析了锥状微结构对OLED出光效率的影响。结果表明:锥状微结构阵列最大可以提高60%的出光效率;锥状微结构阵列的占空比、材料折射率和坡度角对出光效率有较大影响;锥状微结构阵列不会改变OLED的辐射角,且有一定的聚光作用。结果为提高OLED出光效率提供一种新的参考和方法。     

纳米压印技术专利分析

在信息存储、生物传感器、亚波长光学器件等领域,纳米压印技术已成为价格相对较低、性能可靠、具有量产能力的制备技术。通过对纳米压印技术专利文献的定量和定性分析,从技术层面和竞争层面上把握纳米压印的技术发展脉络和竞争格局,研究了纳米压印技术领域的发展概况、技术群聚和各国的技术情况,试图显示出世界纳米压印技术的现状、特点和发展趋势。     

Si基SiC微通道及其制备工艺

提出了一种用于MEMS的硅基SiC微通道(阵列)及其制备方法,它涉及半导体工艺加工硅晶片和化学气相淀积方法制备SiC。在Si(100)衬底上用半导体工艺刻蚀出凹槽微结构,凹槽之间留出台面,凹槽和台面的几何尺寸(深度、宽度、长度)及其分布方式根据需要而定,此凹槽微结构用作制备SiC微通道的模板;用化学气相淀积方法在模板上制备一厚层SiC材料,此层SiC不仅完全覆盖衬底表面的微结构包括凹槽和台面,还在凹槽顶部形成封闭结构,这样就在衬底上形成了以凹槽为模板的SiC微通道(阵列)。对淀积速率与微通道质量之间的关系进行初步分析,发现单纯地提高淀积速率不利于获得高质量的微通道。