[发明专利]稳定化的电光材料和从其制造的电光装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年12月3日提交的共同待决的名称为STABILIZED ELECTRO-OPTIC MATERIALS AND ELECTRO-OPTIC DEVICES MADE THEREFROM的美国专利申请第12/959,898号的优先权。本申请还要求于2010年9月15日提交的名称为ELECTRO OPTIC CHROMOPHORE AND HOST POLYMER SYSTEM FOR INTEGRATED CIRCUIT COMMUNICATION的美国临时专利申请第61/383,282号的优先权权益。两个优先权申请以其整体通过引用并入，至不与本文的公开内容不一致的程度。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本文公开的发明根据NRO合同第NRO000-07-C-0123号和DARPA合同第W31P4Q-08-C-0198号在美国政府支持下作出。据此，政府可以具有本文公开的发明的某些权利。

背景

非线性光学生色团提供极化的(poled)电光聚合物装置中的电光(EO)活性。电光聚合物已经在很多年作为电光装置中的无机材料例如铌酸锂的替代物被研究。电光装置可以包括例如用于远距通信的外调制器、RF光学电子设备和光学互连线等等。高电光活性和电光活性的稳定性(也被称为“时间稳定性”)是对于商业上可行的装置来说重要的。电光活性可以通过增加非线性光学生色团的浓度以及通过增加生色团的电光性质而在电光聚合物中增强。然而，某些用于增加生色团浓度的技术可能降低时间稳定性。

概述

一个实施方案是包含主体聚合物和具有结构D-π-A的客体非线性光学生色团的电光聚合物，其中：D是供体，π是π-桥，并且A是受体；大体积取代基基团被共价地附接于D、π或A中的至少一个；并且所述大体积取代基基团具有至少一种与阻碍生色团去极化的所述主体聚合物的一部分的非共价相互作用。

一个实施方案是包含极化的非线性光学生色团和主体聚合物的电光聚合物，其中所述非线性光学生色团被两个或更多个大体积基团取代并且所述主体聚合物被配置为与所述大体积基团配合以阻碍生色团去极化。

一个实施方案是具有结构D-π-A的非线性光学生色团，其中D是供体，π是π-桥，并且A是受体，并且其中D、π或A中的至少一个被共价地附接于包含被直接地键合于至少三个芳基基团的取代基中心的取代基基团。

另一个实施方案是包含具有结构D-π-A的非线性光学生色团的电光聚合物，其中D是供体，π是π-桥，A是受体，并且D、π或A中的至少一个被共价地附接于包含被直接地键合于芳基基团的取代基中心的取代基基团，并且其中所述电光聚合物具有比当烷基基团取代所述芳基基团时大的时间稳定性。根据实施方案，多个芳基基团可以被直接地键合于取代基中心。

另一个实施方案是方法，包括a)提供包含具有结构D-π-A的非线性光学生色团的聚合物，其中D是供体，π是π-桥，A是受体，并且D、π或A中的至少一个被共价地附接于包含被直接地键合于至少一个芳基基团的取代基中心的取代基基团；以及b)极化所述聚合物以形成电光聚合物，其中所述电光聚合物具有比当烷基基团取代所述芳基基团时大的时间稳定性。

其他的实施方案包括包含非线性光学生色团和电光聚合物的电光装置。

附图简述

图1阐述根据实施方案的非线性光学生色团。

图2阐述根据实施方案的生色团的合成。

图3阐述根据实施方案的生色团的合成。

图4阐述根据实施方案的生色团的合成。

图5阐述供体及用于具有根据实施方案的供体的生色团的合成方案。

图6阐述根据一些实施方案的聚合物。

图7阐述根据一些实施方案的时间稳定性的Jonscher分析。

图8阐述根据一些实施方案的时间稳定性的双曲正切模型分析。

图9阐述根据一些实施方案的时间稳定性的Jonscher分析。

图10阐述用于聚合物调制器的制造步骤。

图11阐述根据一些实施方案的马赫-策德尔干涉仪和电极。

图12阐述聚合物调制器堆叠的横截面。

图13阐述聚合物调制器的长时间稳定性。

图14阐述根据一些实施方案的pi-相互作用。

图15阐述根据一些实施方案的pi-相互作用。

详述