Tecnologie di fabbricazione e packaging di dispositivi laser organici monolitici

Nanolitografie, microfabbricazione, modellizzazione e caratterizzazione spettroscopica avanzata sono impiegate in questo progetto interdisciplinare con un alto livello di integrazione per raggiungere due obiettivi cruciali e strettamente collegati allo scopo di realizzare dispositivi laser allo stato solido basati su semiconduttori organici, ossia: (i) efficiente emissione amplificata da materiali organici coniugati, e retroazione indotta da riflettori integrati monoliticamente, e (ii) migliori prestazioni, in termini di soglia di lasing e tempo di vita, mediante approcci di incapsulamento innovativi dei dispositivi realizzati. In questo progetto, programmiamo di implementare e sviluppare due piattaforme di fabbricazione, ossia una piattaforma di nanofabbicazione (data da un portafoglio di tecnologie complementari in grado di ottenere risoluzioni da pochi nanometri alle decine di micrometri), ed una piattaforma di microfabbricazione (con dimensioni dei dettagli maggiore o uguale 60 micrometri) basata sulla prototipazione rapida di elementi per l’impacchettamento tridimensionali, da integrare per fabbricare nuovi dispositivi laser, che possano sfruttare pienamente le peculiarità dei semiconduttori organici. Dapprima, implementeremo e svilupperemo un approccio innovativo di fabbricazione monolitica a bassa temperatura per la realizzazione di microcavità verticali basate su organici, con i due specchi dielettrici e lo strato attivo organico fabbricato in un’unica procedura sperimentale, impedendo in tal modo ogni contaminazione del materiale organico e difetti d’interfaccia. Gli approcci proposti di fabbricazione sono attesi migliorare le prestazioni dei dispositivi laser verticali, in termini di soglia di lasing (attesa nel range di 1-10 microJ/cm^2), larghezza di riga spettrale (attesa al di sotto di 1 nm), polarizzazione e coerenza. Molte differenti nanolitografie di tipo meccanico (ed in modo particolare la nanostampa a temperatura ambiente) saranno implementate e sviluppate per trasferire sui composti organici pattern periodici senza il deterioramento delle loro proprietà ottiche. Le prestazioni dei dispositivi realizzati saranno determinate, e tale caratterizzazione verrà impiegata per migliorare le piattaforme di fabbricazione/deposizione allo scopo di ottimizzare di conseguenza le prestazioni ottenibili. Successivamente, i dispositivi laser verranno impacchettati mediante elementi polimerici specificatamente progettati in modo da consentire un efficace accoppiamento input-output e tempi di vita di almeno 10^2 ore sotto intensa eccitazione ottica. La combinazione di nanofabbricazione a bassa temperatura e packaging qui proposta è dunque una tappa fondamentale per rendere i laser organici impiegabili per applicazioni industriali e produzione ICT, dando dunque effettive prospettive di sviluppo socio-economico a questo campo strategico ed innovativo.