多种气体下聚焦电子束辐照增强聚苯乙烯图案化荧光

我们报道了一种通过在气体环境中进行电子束曝光来调控和增强辐照聚苯乙烯荧光的新方法。我们描述了电子剂量和环境气体对绝缘和导电基底上辐照 PS 薄膜的光致发光光谱和产率的影响。PS 薄膜在环境扫描电子显微镜中使用 20 keV 电子束进行曝光，环境气压从高真空到 3 mbar，电子剂量从 1.8 到 45 mC cm-2。使用共聚焦显微镜、TEM、EDS 和 FTIR 光谱对辐照后的 PS 薄膜进行了表征。从使用共聚焦显微镜收集的发射光谱中，我们发现辐照薄膜的发射波长和光子产率可以通过剂量和气压进行调控。发射波长随气压增加而蓝移，随剂量增加而红移，使得总调控范围达到 451 - 544 nm。观察到 PL 强度显著增强，在氦气环境下蓝宝石基底上的增强效果比高真空下高出 18 倍。总体而言，在氩气环境下的钠钙玻璃基底上观察到了最高的 PL 产率。此外，导电基底上的光子产率显著低于绝缘基底上的产率。TEM 图像显示电子束辐照的 PS 本质上是非晶态的，元素映射 EDS 未发现薄膜氧化的迹象。FTIR 光谱显示，在气体环境下，芳香族和脂肪族 C-H 伸缩振动的衰减相较于高真空曝光有所减少；在所有情况下，与苯环相关的特征得以保留。PS 中荧光团的局域电子束合成可以通过剂量和环境气压进行控制。这项技术可能为光子学开辟新途径，即通过电子束图案化在局部引入具有可调发射特性的荧光团。