[發明專利]用于非平面酞菁薄膜弱外延生長的固熔體誘導層

有效

• 申請號: 201010605569.2
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102560632A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 閆東航;耿延候;田洪坤;黃麗珍;申劍鋒;郭曉東
• 申請（專利權）人: 上海中科聯和顯示技術有限公司
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B29/54;H01L51/05
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳世華;馮志云

技術領域

本發明涉及用于制備非平面酞菁弱外延薄膜的固熔體誘導層以及基于此外延薄膜的電子器件。

背景技術

有機半導體具有質量輕，容易加工，柔性等特點在信息顯示，集成電路，光伏電池和傳感器表現出巨大的應用價值。近年來，由于有機電子的迅速發展，對于高載流子遷移率有機半導體材料以及薄膜的需求越來越明顯。Haibo?Wang等(先進材料雜志，Adv.Mater.，2007，19，2168-2171)首次報道了一種制備有機半導體多晶薄膜的方法——弱外延生長(Weak?Epitaxy?growth)，所制備出的多晶薄膜表現出單晶水平的載流子遷移率。弱外延生長是指采用具有絕緣性質的結晶性有機誘導層(inducing?layer)作為襯底，生長有機半導體晶體薄膜的方法。有機半導體晶體的晶格與誘導層晶體的晶格之間存在外延關系，實現有機半導體晶體的取向生長；同時，采用有機誘導層，誘導層分子和有機半導體分子之間存在比較弱的范德華力，半導體分子“站立”在誘導層上生長，使有機半導體的導電優勢方向在薄膜平面內，弱外延的有機半導體薄膜具有類單晶的導電性質。非平面酞菁是一類具有高遷移率性質的材料，其晶體堆積通常表現出二維堆積。Haibo?Wang等(應用物理快報，Appl.Phys.Lett.，2007，90，253510)采用p-6P為誘導層外延的酞菁氧釩(VOPc)場效應遷移率達到1.5cm²/Vs。然而酞菁氧釩薄膜在六聯苯誘導層上的弱外延生長表現出無公度外延關系，這是由于兩者晶格失配引起的。非平面金屬酞菁的晶胞參數和晶胞類型與平面金屬酞菁之間存在顯著差異，其對外延誘導層的晶胞的要求也不一樣。中國專利(“用于非平面酞菁弱外延生長薄膜的誘導層材料”，中國專利申請號：200910200459.5)中利用化學合成的方法，通過改變棒狀分子的基團，提供了一系列新型誘導層材料。通過多種誘導層材料的晶胞參數差異來匹配有機半導體外延材料需要大量的篩選工作，同時微調晶胞參數不容易控制。Norbert?Koch等(物理化學雜志B輯，J.Phys.Chem.B，2007，111，14097-14101)指出有機半導體分子共混薄膜的晶格參數表現出隨共混比例變化而變化的現象，這種物理共混形成固熔體的方法方便晶胞參數的微調。本發明采用共蒸鍍的物理方法制備具有均一結構的固熔體誘導層，用于弱外延生長非平面酞菁薄膜。在一定的襯底溫度下共蒸鍍形成固熔體誘導層，誘導層薄膜均勻一致無相分離出現，單疇表現出單晶結構，疇間融合形成大尺寸平整薄膜，其晶格常數隨組分比例連續變化，并且電子結構隨組分比例而變化。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的一個目的是提供一種固熔體誘導層，其由以下通式I和II所示中的任意兩種誘導層分子：

(通式I)

(通式II)

在一定襯底溫度下采用共蒸鍍方法制備。

本發明的另一個目的是提供一種由上述固熔體誘導層弱外延生長形成的非平面酞菁薄膜。

本發明的又一個目的是提供一種以固熔體誘導層弱外延生長的非平面酞菁薄膜為有機半導體層的有機薄膜晶體管。

本發明的原理是采用共蒸鍍的分子氣相沉積方法制備固熔體誘導層。兩種單質誘導層分子在一定襯底溫度下共蒸鍍后形成具有類單晶結構的大尺寸均勻平整固熔體薄膜，通過組分比例調控固熔體薄膜的晶胞參數，同時固熔體薄膜的電子結構不同于各單組分的電子結構。

本發明的優點在于其一是誘導層薄膜晶胞參數可通過組分比例調控，從而調控誘導層與非平面酞菁之間的晶格匹配，利于生長高質量的非平面酞菁薄膜。

另一方面固熔體誘導層薄膜的電子結構通過組分比例可調控。由于誘導層與非平面酞菁之間常常具有異質結效應，電子結構的變化導致誘導層與非平面酞菁之間的異質結效應變化，有利于調節非平面酞菁薄膜晶體管器件性能。

本發明中用于構成固熔體薄膜的誘導層分子為中國專利(“用于非平面酞菁弱外延生長薄膜的誘導層材料”，中國專利申請號：200910200459.5)中提供的分子，其具有以下通式：

(通式I)

(通式II)

通式I中的Ar為芳香共軛基團或以下結構之一：

n＝2(5)，3(6)，4(7)，

通式I和II中的R₁為氫原子(H)或氟原子(F)，R₂為氫原子(H)或氟原子(F)。

通式I中的Ar為芳香共軛基團時，可以包括以下結構：