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    負剛度隔振有助于有機光電性能的光學光圖案化研究

    返回列表發布日期:2020-10-12 16:01:31    |    

    在加利福尼亞大學/戴維斯分校,穆爾集團正在研究有機電子材料的圖案形成和溶液處理,以用于諸如化學傳感器,熱電,晶體管,光伏和發光二極管等設備。

    該集團直接致力于動態和結構測量方法的使用,以量化構圖和溶液處理對器件架構和材料形態的影響。

    塔克·默里(Tucker Murrey)是穆勒集團(MouléGroup)的已發表的作者和博士候選人,他正在積極地研究和設計用于有機光伏應用的可擴展光學圖案化工藝。

    大多數可工作的有機設備由幾層材料組成,每層都具有特定的光學和/或電子功能。對于復雜的器件架構(例如有機場效應晶體管(OFET),有機光伏(OPV)和紅綠藍有機發光二極管(OLED)顯示器),一種通用設計約束是它們需要橫向和縱向圖案化的多個組件,操作。

    塔克·默里(Tucker Murrey),穆勒集團(MouléGroup)的出版作者和博士候選人

    Murrey繼續說道:“目前,許多組件都是由非柔性無機材料組成的。為了向所有有機電子設備提供靈活的解決方案,需要開發與溶液處理兼容的高精度垂直和橫向構圖方法。”

    在塑料電子領域,大量研究已導致有機光伏(OPV)性能的空前發展和不斷改進。

    鑒于傳統的光刻技術與聚合物半導體不兼容,因此迫切需要開發可擴展的光圖案化方法,該方法能夠以亞微米分辨率橫向圖案化有機半導體化合物。

    塔克·默里(Tucker Murrey),穆勒集團(MouléGroup)的出版作者和博士候選人

    “這種圖案化工藝將能夠構建旨在提高外部量子效率的復雜的OPV架構。具有亞微米分辨率的可擴展工藝來控制薄膜形貌將代表著一項重大發展,它將推動復雜的有機電子器件架構的發展。 ”繼續。

    光熱投影光刻
    Moulé集團正在開發一系列基于解決方案的技術,其中一種被稱為具有亞衍射極限分辨率的用于聚合物半導體的光熱投影光刻技術。

    聚合物半導體將有機材料的化學加工性和機械柔韌性與無機半導體的許多電特性相結合。

    與傳統的金屬半導體相比,這使得它們可以從溶液中大面積沉積,這大大降低了生產成本。像這樣的發展激發了對高分辨率,低成本和高通量制造方法的需求的快速增長。

    有機半導體是提供半導體功能的非金屬材料,其基本組成部分是由氫和碳原子組成的聚合物。

    這些導電聚合物本質上是電絕緣體,但是當電荷從電極注入或通過光激發或摻雜注入時,這些聚合物就會導電。摻雜是有意向本征半導體中添加雜質以調節其光學,結構和電學特性的地方。

    在過去的一年中,我一直在擴大光學圖案化工藝的規模,該工藝是我們團隊開發的,用于使用這些材料制造微型電子設備。整個圖案區域被限制為小于一平方毫米?,F在,我們正在嘗試將整個圖案區域擴大到大約一平方厘米。

    塔克·默里(Tucker Murrey),穆勒集團(MouléGroup)的出版作者和博士候選人

    Murrey設計了獨家的實驗室規模光刻系統,該系統修改了Leica DM2700光學顯微鏡。替換掉LED照明源,以允許高功率(第4類)405 nm二極管激光器投射通過它。系統中內置了光學除斑器,準直透鏡和激光擴束器。
    圖1.實驗室獨特的光刻系統,修改了Leica DM2700光學顯微鏡,更換了LED照明源,從而可以投射出大功率(第4類)445 nm二極管激光器。激光束被引導通過位于顯微鏡內部的光掩模圖案,然后到達封裝在密封溶劑中的半導體聚合物薄膜上。圖片來源:加州大學戴維斯分校,穆爾集團

    激光束通過位于顯微鏡內的光掩模圖案聚焦,然后定向到半導體聚合物薄膜上。包含四氫呋喃((CH 2)4 O)的密封溶劑池用于容納膜,該膜可保護溶劑的厚度并防止潛在有害溶劑的泄漏。光通過掩模投射,然后使用物鏡將其投射到膠片上。

    該光掩模由玻璃制成,該玻璃具有以獨特圖案沉積的鉻。鍍鉻掩模被顯微鏡移動到其成像路徑中,從而使其與顯微鏡的光學系統對準。當激光束通過時,光掩模的圖像會投射到聚合物膜上,從而有選擇地將膜加熱到聚合物的溶解溫度以上,并對膜進行構圖。

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    “這個想法是要在膠片中創建一個光阱結構。圖案化的特征目前的尺寸約為4微米, ” Murrey說,“我們目前正在測試將其降至1微米以下。 ”

    這對團隊來說是一個挑戰,主要是由于振動限制。

    振動的影響
    一系列因素會產生影響敏感的微米級儀器的振動。每個結構都會從內部和外部傳播振動。僅在建筑物內,通風和供暖系統,電梯,風扇和泵只是產生振動的一些機械設備。

    這些振動源對設備的影響程度取決于敏感儀器距這些源的距離以及設備在結構中的位置。

    在建筑物外部,設備可能會受到附近建筑物的振動,飛機發出的巨大噪音,相鄰道路交通的影響,甚至受到風和不同天氣條件的影響,這些都會導致建筑物移動。

    這些振動中有許多是低赫茲(Hz),并且會水平傳播。由于水平建筑物引起的振動不太明顯,因此振動隔離系統通常無法對此風險進行補償,因此它們會直接傳輸到儀器中。

    默里解釋說:“我們的實驗室位于加州大學戴維斯分校校園內一棟建筑的三樓,除了許多會產生振動的排風罩,學生和教職員工在建筑物內四處走動,門上的猛烈撞擊也會產生微小的振動。中斷了我們的實驗。”

    默里補充說:“在膠片上記錄光掩模圖案時,任何會振動光學系統或激光系統的東西都會使圖像模糊。我們將無法記錄精細的特征,當然也不能記錄到一微米或更小。在這些微米和亞微米級別,對于我們的光學圖形系統,隔振的必要性變得至關重要。 ”

    負剛度隔振
    一個負剛度振動隔離在其調查選擇由該MOULE集團。Minus K Technology開發了負剛度隔振。

    該公司是微型硬度測試儀,掃描探針顯微鏡以及其他對振動敏感的設備和儀器的主要制造商的OEM供應商,例如在測試航天器的零重力模擬時。

    Minus K Technology的隔離器已在50個國家/地區的300多個政府實驗室和大學中使用。

    這些振動隔離器不需要壓縮空氣或電力,并且結構緊湊,這意味著敏感的儀器可以安裝在實驗室或生產設施所在的任何地方。沒有泵,腔室或電動機,也不需要維護,因為沒有任何東西可能會磨損。它們完全以被動機械模式運行。

    負剛度隔離器的一個強大優點是,它們在多個方向上都具有很高的隔離度。這些隔離器提供了靈活性,可以針對應用定制水平和垂直至0.5 Hz *的諧振頻率(某些版本的水平至1.5 Hz)。

    *請注意,對于固有頻率為0.5 Hz的隔離系統,隔離開始于0.7 Hz,并且隨著振動頻率的增加而提高。固有頻率被更頻繁地用來描述系統的性能。

    Minus K Technology的總裁兼創始人,負剛度隔離器的發明者David Platus博士解釋說:“垂直運動隔離是通過支撐負重的剛性彈簧提供的,并具有負剛度機制。”

    Platus繼續說道:“在不影響彈簧靜態負載支撐能力的情況下,使其凈垂直剛度非常低。與垂直運動隔離器串聯的梁柱可提供水平運動隔離。梁柱的作用就像是彈簧,加上負剛度機制。結果是緊湊的無源隔離器能夠具有非常低的垂直和水平固有頻率以及很高的內部結構頻率。”

    負剛度隔離器可提供極高的性能,如透過率曲線所量化。振動傳遞率可測量相對于輸入振動通過隔離器傳遞的振動。修改為0.5 Hz時,負剛度隔離器在10 Hz時的隔離效率估計為99.7%,在5 Hz時為99%,在2 Hz時為93%。

    性能
    負剛度隔離器的性能為實驗室帶來了很多好處。“使用至今已有一年多,我們沒有任何實驗因振動問題而中斷, ” Murrey總結說,“我們需要振動隔離臺來隔離我們的光學圖案形成系統,并使我們能夠進行微米級的研究。下一級。 ”相關產品推薦:雷達液位計、 電磁流量計、 金屬管浮子流量計、 孔板流量計、 磁翻板液位計、 差壓變送器、 磁翻板液位計廠家 電接點壓力表 北京布萊迪、

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