[發明專利]制備有機單晶顆粒二維有序結構及其圖案化排列的方法

無效

• 申請號: 201110344418.0
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102367166A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 張秀娟;鄒斌;張曉宏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

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技術領域

本發明涉及有機單晶材料的二維單層結構的可控自組裝及其圖案化過程，更具體而言，本發明涉及將零維有機多面體微納晶體通過外加電場組裝成二維單層結構及各種二維尺度上圖案化排列的方法。

背景技術

近些年，隨著組裝技術的蓬勃發展，越來越多的有序組裝體結構由于其獨特的性能在器件領域中得到廣泛的應用，受到人們的極大關注。V?.?Bulovic小組通過材料相分離的方法將CdSe量子點(QD)顆粒組裝成單層薄膜結構，夾在兩層有機層中，獲得的量子點發光二極管(QD-LED)的發光效率提高了25倍(Nature?420(2002),?800)。Alivisatos小組利用層層旋涂的方法依次將CdTe和CdSe顆粒組裝于上下兩層透明電極之間，形成三維有序的立體結構，獲得一種全無機的給-受體的太陽能電池，效率接近3%，壽命達13000小時(Science?310(2005),?462)。這些例子充分說明了規整有序的結構對于器件性能的提高有著重要的作用。另外，2004年Vikram?C.?Sundar?首次報道了用有機單晶作為主要材料來構筑場效應晶體管(Science?303(2004)，1644)，從此拉開了有機單晶材料在器件應用領域中的序幕。相對傳統的有機薄膜器件，有機單晶器件在晶體構成上缺陷少，分子擁有長程的有序性，減少了載流子在材料運輸過程中的阻礙，從而大大提高了載流子遷移率和開關比，降低了閾值電壓，明顯改善了器件性能。

如果能將有機單晶材料通過組裝的方法實現其有序結構及其圖案化制備，無疑將給大面積集成化的有機單晶器件的發展帶來新的機遇。通常來說，解決思路一般有兩種，一種是直接控制晶體的生長過程，通過控制其成核位置，生長方向及熟化過程等直接長出有序的結構。2006年，Zhennan?Bao課題組運用修飾基底的方法，成功地實現了對有機單晶選擇性成核與生長，得到了大面積的有序排列的單晶結構(Nature?444(2006)，913)。該方法在一定程度上推動了有機單晶器件從實驗室研究階段向實際應用發展的可能，然而也存在一定的局限性。不同的有機晶體在制備的方法上存在一定的差異，大多數實驗中科學家們都是先制備出晶體材料，而這些晶體材料往往都是隨機排列的。因而，將這些現有的單晶材料再通過一定的方法使其形成大面積有序的結構，無疑將對實現有機單晶器件的實際應用有重要的意義。本發明將關注另外一種思路，將已制備好的有機單晶材料通過外加電場的手段，組裝形成有序的組裝體以及選擇性地圖案化排列。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備有機單晶顆粒二維有序結構的方法，該方法簡單有效，成本低廉，結構可逆，重復性強，可控性好，普適性強。

本發明的另一個目的在于提供一種有機單晶顆粒二維有序結構的圖案化排列的方法。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種制備有機單晶顆粒二維有序結構的方法，其包括以下步驟：

步驟1）將有機單晶顆粒分散于分散劑中，超聲3-5分鐘，使之形成單分散體系；

步驟2）將所述單分散體系注入平行板電容器中，所述平行板電容器由兩片平行放置的導電玻璃構成；

步驟3）在所述平行板電容器兩端接上電流場，幾分鐘后所述有機單晶顆粒在電致流體的作用下在底部的導電玻璃的表面形成有機單晶顆粒二維有序結構。

進一步的，制備有機單晶顆粒二維有序結構的方法，還包括步驟4：在平行板電容器上通入一股直流電，使得所述二維有序結構固定在底部的導電玻璃的表面上。

進一步的，所述有機單晶顆粒的直徑的范圍為500nm-5um。

優選的，所述有機單晶顆粒的形貌包括立方體，被棱邊刻蝕的立方體或正交十二面體。

優選的，所述有機單晶顆粒為2,5,8,11-四叔丁基苝。

進一步的，所述分散劑為去離子水。

進一步的，所述的兩片平行放置的導電玻璃的距離為80-100μm左右。

進一步的，所述電流場為交流電場。

優選的，所述交流電場的電場強度的范圍為1×10⁴-10×10⁴V/m,頻率范圍為100-1000Hz或20000-50000Hz。

一種有機單晶顆粒二維有序結構的圖案化排列的方法，其通過光刻方法，在底部的導電玻璃的表面光刻一定圖案的光刻膠來實現二維有序結構的圖案化排列。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、操作簡單快捷，成本低廉；