[發(fā)明專利]一種微米尺度有機(jī)小分子單晶材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110404326.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103147123A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江潮;金橋;李德興;祁瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家納米科學(xué)中心
• 主分類號(hào): C30B23/02
• 分類號(hào): C30B23/02;C30B29/54
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王浩然;周建秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微米尺度有機(jī)小分子單晶材料的制備方法，以及由該方法制得的微米尺度有機(jī)小分子單晶材料。

背景技術(shù)

目前，對(duì)有機(jī)單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注，這不僅是因?yàn)橛袡C(jī)單晶能夠反映有機(jī)半導(dǎo)體最基本的材料特征，有利于對(duì)電子本質(zhì)特性的研究；還因?yàn)閱尉У木Ы纭㈦姾上葳迕芏缺粶p少到了最小，從而有可能達(dá)到比有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管更高的遷移率。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，有機(jī)單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有突出的性能，與有機(jī)薄膜器件相比，有機(jī)單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有更高的器件性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，生長(zhǎng)有機(jī)單晶的方法有溶液法和物理氣相沉積法等。但是這些方法制備的單晶用于器件制備均有著各自的局限性。溶液法制得的有機(jī)單晶不易分離，且晶體內(nèi)存在大量缺陷；現(xiàn)有技術(shù)中物理氣相沉積法的操作步驟是：將襯底和蒸發(fā)源置于水平反應(yīng)器(石英管)中，在流動(dòng)載氣存在的條件下，通過(guò)利用管式爐加熱蒸發(fā)源而在襯底上得到有機(jī)單晶，這樣制得的有機(jī)單晶需要進(jìn)行單晶轉(zhuǎn)移步驟并使單晶附著于介電材料后才能用于器件，因此與介電材料的接觸不好，界面質(zhì)量差，而且操作較繁瑣，單晶表面粗糙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種直接在介電材料表面制備微米尺度有機(jī)小分子單晶材料的方法，從而制得高質(zhì)量的微米尺度有機(jī)小分子單晶材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微米尺度有機(jī)小分子單晶材料及其制備方法，該方法包括利用有機(jī)半導(dǎo)體材料在介電材料表面形成有機(jī)半導(dǎo)體納米薄膜，并在無(wú)水無(wú)氧條件下將表面形成有有機(jī)半導(dǎo)體納米薄膜的介電材料進(jìn)行退火，使所述納米薄膜轉(zhuǎn)化為有機(jī)單晶納米材料，再利用氣相生長(zhǎng)法使所述有機(jī)單晶納米材料生長(zhǎng)，以在介電材料表面形成微米尺度有機(jī)小分子單晶材料，其中，所述納米薄膜的厚度為0.1-10nm。

優(yōu)選地，所述納米薄膜的制備方法為真空蒸發(fā)鍍膜法，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料為并五苯。

通過(guò)上述技術(shù)方案，在介電材料表面上直接得到了微米尺度有機(jī)小分子單晶材料，從而在很大程度上解決了有機(jī)單晶尺度偏小和與介電材料表面的接觸問(wèn)題，即有可能提高了單晶尺寸和與介電材料表面之間的界面質(zhì)量，這些將有利于高性能器件的制備及器件傳輸性能的研究。本發(fā)明制備的微米尺度有機(jī)小分子單晶材料具有極好的晶體完整性、豐富的宏觀形貌及一定分布范圍的二維尺度等特性，如具有二維尺度在0.1-10μm的塊狀或片狀結(jié)構(gòu)，或長(zhǎng)度在1-20μm的棒狀或帶狀結(jié)構(gòu)。另外，通過(guò)延長(zhǎng)氣相生長(zhǎng)時(shí)間，可以進(jìn)一步增大微米尺度有機(jī)小分子單晶材料的尺寸，從而為器件制備和材料分析表征提供高質(zhì)量的單晶材料。

而且，本發(fā)明提供的微米尺度有機(jī)小分子單晶材料的制備方法可以在較低溫度、常壓的條件下進(jìn)行，制備條件簡(jiǎn)單；所得產(chǎn)物在介電材料的原位生成，無(wú)需晶體轉(zhuǎn)移步驟；在單晶生長(zhǎng)過(guò)程中晶粒不會(huì)受到污染或損壞；可以通過(guò)控制晶體生長(zhǎng)的溫度和時(shí)間來(lái)控制和調(diào)整單晶材料的形狀和最終尺寸，具有制備工藝簡(jiǎn)單、易于控制的特點(diǎn)；且本發(fā)明的方法具有一定的普適性。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為管式爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為并五苯納米薄膜原子力顯微鏡(AFM)形貌圖；

圖3為并五苯單晶納米材料掃描電鏡(SEM)形貌圖；

圖4為微米尺度并五苯單晶材料掃描電鏡(SEM)形貌圖；

圖5為微米尺度并五苯單晶材料電子透射電鏡(TEM)形貌圖；

圖6為微米尺度并五苯單晶材料電子衍射花樣(SAED)圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

A表示退火后的產(chǎn)物放置的位置；

B表示蒸發(fā)源放置的位置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種微米尺度有機(jī)小分子單晶材料的制備方法，其特征在于，該方法包括利用有機(jī)半導(dǎo)體材料在介電材料表面形成有機(jī)半導(dǎo)體納米薄膜，并在無(wú)水無(wú)氧條件下將表面形成有有機(jī)半導(dǎo)體納米薄膜的介電材料進(jìn)行退火，使所述納米薄膜轉(zhuǎn)化為有機(jī)單晶納米材料，再利用氣相生長(zhǎng)法使所述有機(jī)單晶納米材料生長(zhǎng)，以在介電材料表面形成微米尺度有機(jī)小分子單晶材料，其中，所述納米薄膜的厚度為0.1-10nm，優(yōu)選為0.8-3.2nm。