[發明專利]一種金屬酞菁薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201210128339.0
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102634051A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 潘革波;王鳳霞;肖燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L101/12;C08K5/3467
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 楊林;馬翠平

技術領域

本發明涉及金屬酞菁薄膜制備技術，尤其是一種具有高導電性、柔性、低成本的金屬酞菁薄膜及其制備方法。

背景技術

金屬酞菁化合物具有較高的熱穩定性、良好的化學穩定性、優良的電子傳輸和發光性能，被廣泛地應用在有機電子器件中。由于金屬酞菁化合物具有低的溶解度、差的溶液化加工能力的特點，人們多采用真空沉積的方法來制備金屬酞菁薄膜。盡管上述方法所得到的薄膜致密、平整、均勻，利于載流子的傳輸及高性能器件的制備，但是該方法制備的薄膜尺寸有限、柔性較差，同時上述方法所需設備比較昂貴、制備周期較長、材料利用率較低、制備環境要求苛刻。因此，真空沉積方法很難滿足低成本、柔性金屬酞菁薄膜的制備。

金屬酞菁化合物具有大的共軛分子結構，易于通過非共價鍵的作用自組裝成納米晶及由納米晶組裝成薄膜。雖然金屬酞菁化合物可以利用成本低廉、條件溫和的液相自組裝的方法形成一維納米晶或由一維納米晶組成的薄膜，避免真空沉積方法中存在的制備周期較長、材料利用率較低、制備環境要求苛刻等問題。但是，金屬酞菁溶解度比較低，單一溶液液相組裝只能實現局部成膜，且薄膜質量較差，因此上述制備方法也不適用于大面積、高質量金屬酞菁薄膜的制備。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種金屬酞菁薄膜及其制備方法，既結合金屬酞菁化合物易于形成一維納米結構的優勢，在成膜劑輔助下一維納米結構相互交聯形成網狀結構。確保了金屬酞菁薄膜具有高導電性、柔性等特征，又能解決現有技術存在的問題。

本發明提供這種金屬酞菁薄膜的制備方法，包括如下步驟：將金屬酞菁化合物、有機溶劑與成膜劑充分混和配制成混合溶液；然后將所述混合溶液轉移到惰性襯底上并進行退火處理。

其中，所述金屬酞菁化合物在所述混合溶液中的濃度為0.01～6mg/ml，成膜劑在所述混合溶液中的濃度為0.1-50mg/ml。

具體地說，所述成膜劑為可溶于有機溶劑的絕緣高分子聚合物或半導體高分子聚合物中的一種或多種。不同性質的成膜劑可通過調節與金屬酞菁化合物的比例制作不同性能的金屬酞菁薄膜，也能解決金屬酞菁化合物因溶解度不高而成膜效果差的問題。

其中，所述的金屬酞菁化合物是酞菁銅、酞菁鎳、酞菁鈷、酞菁鋅、酞菁鋁、酞菁錫、酞菁鎂、酞菁鐵、酞菁釩中的一種或多種。

所述的有機溶劑為氯仿、二氯甲烷、氯苯、間二甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯、對二氯苯、間二氯苯、鄰二氯苯等中的一種或多種。

進一步地，所述混合溶液的轉移方法為滴膜、旋涂、浸泡、輥涂、電紡絲、凹版印刷、氣溶膠噴印、噴墨打印、絲網印刷中的一種。

所述退火處理可采用多種處理方式，可以是常溫退火、加熱退火、低壓退火、惰性氣體氛圍中退火及溶劑蒸汽中退火的一種或多種。

所述的惰性襯底的制作材料為二氧化硅、硅、玻璃、石英、銅、聚酰亞胺、聚醚砜樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的一種。

本發明還提供這種金屬酞菁薄膜結構，是由金屬酞菁化合物的一維納米結構相互交聯成網狀并分散在成膜劑中形成的；所述一維納米結構及其相互交聯成網狀是通過金屬酞菁化合物的分子間作用力形成的。這種一維納米結構相互交聯后顯示出良好的柔韌性、導電性。

其中，所述金屬酞菁化合物與所述成膜劑的質量比為0.1～60∶1～500。

其中，所述成膜劑為可溶于有機溶劑的絕緣高分子聚合物或半導體高分子聚合物中的一種或多種。這些不同類型的高分子聚合物材料可以賦予所述金屬酞菁薄膜不同的性質。

所述的金屬酞菁化合物是酞菁銅、酞菁鎳、酞菁鈷、酞菁鋅、酞菁鋁、酞菁錫、酞菁鎂、酞菁鐵、酞菁釩中的一種或多種。

本發明提供的金屬酞菁薄膜，是由一維納米結構相互交聯并分散在成膜劑中形成的。這種結構保留了金屬酞菁化合物納米結構柔性、高導電性優勢及聚合物易成膜特性，又解決了金屬酞菁化合物由于溶解性低引起的溶液化加工能力差、成膜質量差的問題。此外，本發明方法與印刷電子加工方法如噴墨打印、氣溶膠噴印等相兼容，易于實現大批量、低成本、均勻薄膜的制備，同時又避免了常規制備方法如熱蒸發過程中，超作復雜、制備周期長、藥品利用率低、不易大面積制備等問題，這為拓展金屬酞菁在有機電子器件中的應用具有重要的意義。

附圖說明

圖1是本發明金屬酞菁薄膜的制備流程圖。

圖2是本發明實施例1酞菁銅薄膜的光學顯微鏡圖。

圖3是本發明實施例1酞菁銅薄膜的電流-電壓響應圖。

圖4是本發明實施例1酞菁銅薄膜的晶體管輸出特性圖。