[发明专利]具有改善激子－光子耦合强度的有机半导体微纳晶体及其制备方法与应用

说明书

本发明属于光电材料应用表征领域，具体涉及具有改善激子－光子耦合强度的有机半导体微纳晶体及其制备方法与应用。本发明提供了一种由DPAVBi分子自组装所得的具有超高激子－光子耦合强度的有机半导体微纳晶体，其可以有效进行激子－光子强耦合，且耦合强度可以高达1.2eV；同时，所述微纳晶体可以实现受激发射。这为最终实现有机微纳晶体中的玻色－爱因斯坦冷凝与极化激元激光奠定了基础，且其可作为极化激元器件方面的有效材料。本发明还提供了所述微纳晶体的制备方法，通过简便的溶剂交换法即可制备得到。

技术领域

本发明属于光电材料应用表征领域，具体涉及具有改善激子－光子耦合强度的有机半导体微纳晶体及其制备方法与应用。

背景技术

限域的光子与激子在半导体量子微腔中的强耦合能够产生半光半物质的激子极化激元，从而可能观测到玻色－爱因斯坦冷凝、低阈值激光及强的极化激元孤立子。无机材料的激子结合能通常小于0.1eV,因而通常要在低温如100K以下温度时才能观测到激子极化激元。有机材料中的Frenkel激子比无机材料中的Wannier-Mott激子具有更强的键合能，因而室温下有机材料的激子极化激元具有更高的稳定性。有机半导体材料基于其低成本、易加工、化学性质可调节等优点，是微纳光子学领域重要的先进材料。但是，由于激子极化激元的研究需要在微腔中实现，通常使用一对相互平行的高反射镜面组成的Fabry–Pérot腔(FP腔)，不利于光电子回路的集成。因此，仍需改善这些材料的性能，开发新型、高效、稳定的有机光电器件。

发明内容

本发明提供一种DPAVBi晶体，其具有基本上如图2(c)所示的XRD谱图。

根据本发明，所述DPAVBi晶体具有基本上如图2(a)所示的SEM图。

根据本发明，所述DPAVBi晶体具有基本上如图2(b)除插图之外的部分所示的SAED图。

根据本发明，所述DPAVBi晶体具有基本上如图2(b)插图部分所示的TEM图。

根据本发明，所述DPAVBi是指4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯，其具有下式所示的化学结构：

根据本发明，所述晶体为微纳晶体，优选为微米带状单晶，如微米带。

根据本发明，所述晶体由DPAVBi分子自组装得到。

根据本发明的实施方案，所述晶体的厚度可以为宽度的0.1～0.2倍。

根据本发明示例性的实施方案，所述晶体的宽度可以为例如约0.5～20μm，优选约0.5～10μm，例如约0.8～4μm，3～8μm，6～10μm，例如0.80μm，1.77μm，8.04μm；所述晶体的厚度可以为例如约0.05～4μm，优选约0.1～1.5μm，例如0.1μm，0.2μm，0.5μm；

据本发明实施方案，所述晶体的长度可以为宽度的5～200倍。

根据本发明示例性的实施方案，所述晶体的长度可以为例如约10～200μm，优选约20～100μm，例如20～50μm，50～80μm，70～100μm。

根据本发明，所述晶体可存在激子－光子耦合，其群折射率可为3-10，激子－光子耦合强度可为0.6-1.2eV。

本发明还提供一种DPAVBi微米带，包含上述晶体。优选地，所述微米带由所述晶体构成。

本发明还提供所述DPAVBi晶体的制备方法，包括通过溶剂交换法，由所述DPAVBi分子自组装得到所述晶体。

根据本发明的实施方案，所述制备方法包括如下步骤：将DPAVBi溶液与不良溶剂混合后静置得到悬浊液，再将所述悬浊液固液分离，得到所述晶体。