[發明專利]一種有機分子線和制備方法

無效

• 申請號: 200910076943.1
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101775004A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 趙淼;江鵬;江潮
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C07D339/06
• 分類號: C07D339/06;B82B3/00;B82B1/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發明涉及一類有機分子線和制備方法，特別是涉及一種在高溫熱解石 墨(HOPG)表面制備有序四硫富瓦烯或衍生物(TTFs)分子線的方法。

背景技術

有機半導體因在集成電路特別是有機場效應晶體管、柔性顯示器以及有 機發光二極管等方面具有潛在的應用而吸引了廣泛的關注(Antonio?Facchetti， Materialstoday，2007，10，29-37)。與無機半導體相比，有機半導體可以用簡單 低成本的方法制備，并且具有很高的純度。四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene， TTF)及其衍生物(TTFs)是一類重要的具有π共軛結構的有機分子，它在 分子電荷轉移絡合物中作為電子給體(JoseL.Segura?and?Nazario?Martín， Angew.Chem.Int.Ed.2001，40，1372-1409)。目前，TTFs已被用于構造有機 場效應晶體管(Juan?Casado?et?al，J.Phys.Chem.C?2007，111，10110-10118)。例 如，采用簡單滴涂方法可以得到一種四硫富瓦烯衍生物 (dithiophene-tetrathiafulvalene)的單晶帶。在這種TTFs單晶帶結構中，TTFs 分子組裝成三維魚骨結構，在其中的b軸方向，分子依靠π-π和S-S相互作 用，形成有序的密排結構。由這種TTFs單晶帶構造的有機場效應晶體管的 空穴遷移率可高達1.4cm²/Vs。與其它有機材料相比，TTFs材料的特點在于 合成方法簡單，并可獲得多種優化結構。這類材料一般可溶于極性有機溶劑， 加工處理較為方便。由于分子之間的π-π相互作用，TTFs可以在固體表面上 形成特殊的分子構像和固態結構，由于TTFs分子的電子最高占有軌道 (HOMO)比較接近接觸金屬的費米能級，因此具有很強的失電子能力，即 良好的導電性能。電流感應AFM實驗結果表明在TTFs單分子層中TTFs分 子的電阻相對其他有機分子電阻小很多，量子化學計算也預測了TTFs分子 線會具有更窄的帶隙，電荷可通過富π體系的TTF核進行傳輸。因此，無論 從理論還是實驗角度都表明：用TTF及其衍生物構造出的分子導線將會具有 很好的電學性能。這對未來納米甚至分子電子器件的制造具有重要意義。

目前文獻報道的TTFs分子線的制備方法主要有兩種，一種是采用替代 修飾的方法引入氫鍵的官能團使分子之間具有較強的相互作用，使TTFs分 子在HOPG表面上組裝成有序線狀結構(Shengbin?Lei?et?al，Chem.Commun.， 2008，703-705；Josep?Puigmarti′-Luis?et?al，J.AM.CHEM.SOC.2006，128， 12602-12603)；另一種方法是在TTF分子上修飾長鏈烷烴，通過烷烴鏈與 HOPG以及烷烴鏈自身的相互作用使分子被牢牢固定在表面形成分子線結 構(Mohamed?M.S.Abdel-Mottaleb?et?al，J.Mater.Chem.，2005，15， 4601-4615)。

目前尚沒有文獻報道關于既無氫鍵作用也沒有長鏈烷烴固定的TTFs能 在固體表面形成分子線結構。因此有必要發明一種新的工藝簡單、成本低廉 的并能夠大面積批量生產方法來構造各種TTFs分子線。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于制造納米甚至分子電子器件的有機分子 線，該有機分子線既無氫鍵作用也沒有長鏈烷烴固定的四硫富瓦烯及其衍生 物(TTFs)，并具有π共軛結構，有很好的電學性能。

本發明的另一目的是提供一種制備有機分子線的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的有機分子線由四硫富瓦烯及其衍生物，在襯底表面沿系統 能量最低的方向(例如在HOPG上沿<010>方向)π-π堆積而成，分子線中 分子間距為0.5nm-0.8nm，分子線的長度為40nm-400nm，寬度為0.8nm-1.2nm， TTFs分子受溶劑(正十四烷或正十二烷)調制，在襯底表面通常形成單層 雙分子線結構，即一對對出現，或有單線結構。分子線與分子軸呈60°或 120°夾角。

在上述的技術方案中，所述的襯底為高溫熱解石墨(HOPG)或硅片。