金属纳米结构辅助有机电致发光器件的颜色纯化和彩色合成

本项目把纳米光学中亚波长金属微孔的反常透光增强和金属纳米周期结构的可控滤波现象应用在有机电致发光器件上，以期达到纯化有机发光器件的颜色和提高彩色分辨率。核心研究内容是制备金属纳米周期结构和有机电致发光器件的复合结构，基本设计是在一个透明衬底的上下表面分别制备有机电致发光器件和金属纳米周期结构，有机电致发光器件发出的光线穿过透明衬底，再透过金属纳米周期结构出射。这样，通过改变金属纳米结构的周期大小和数量等参数，达到控制出射光的波长和强度。进而在一个显示像素点上设计控制三元色的强度，以合成特定的颜色，最终形成彩色图案。我们也用扫描近场光学显微镜研究金属纳米结构表面上的等离激元的分布特点、传播特性，深化理解亚波长金属微孔的透光机理。在此基础上，探索发展与实用化密切相关的大面积高分辨率的有机电致发光器件的制备技术，将涉及把纳米压印技术应用到制备大规模的金属纳米周期。

金属薄膜上的亚波长小孔陈列的反常透射光增强现象是近年来纳米光学领域的研究热点，在近场光存储，CMOS 成像器件，表面等离激元滤波器等领域有重要的潜在应用。本项目主要是在金属薄膜上亚波长孔阵的反常透光增强的物理机制，利用金属纳米周期孔阵结构选择透射光的波长，以及金属纳米周期结构和有机电致发光器件复合结构的制备三个方面进行了研究。获得了如下结果：（1）我们发现金属薄膜上单个小孔的局域表面等离激元共振散射在反常透射光增强中起主要作用。当孔的尺寸在100-300 nm左右，局域表面等离激元的共振强度最大，透射光的强度也随之达到最大，并且孔的形状和入射光的偏振都对透射光的强度有很大影响。孔阵周期则主要决定透射光的颜色（2）我们制备了与入射光偏振相关的表面等离激元颜色滤波器和等离激元波带片。其制备过程是在玻璃衬底上淀积200 nm厚的金膜，利用聚焦离子束刻蚀方法，获得了不同周期结构的矩形，方形和圆形孔阵列。当入射光的偏振改变时，透射光的颜色会发生改变，且透射光的偏振方向也相对入射光的方向偏转一定的角度。我们也用线偏振光激发金膜上环状周期性沟槽结构，研究表面等离激元的聚焦特点。当环状周期性沟槽的相位错位时，得到了半高宽小于200 nm 的单聚焦点。（3）我们对金属纳米周期结构和有机电致发光器件复合结构做了初步研究，获得了随金属纳米孔阵周期变化导致的器件发光颜色改变的结果。