[發明專利]一種制備有序一維有機納米線陣列的方法

無效

• 申請號: 201210346970.8
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN103255374A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 揭建勝;吳藝明;張希威;張玉萍;張曉珍;卞良
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C30B23/00;C30B29/62;C30B29/54
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明涉及有機納米線陣列結構及其制備方法，具體涉及一種制備有序一維有機納米線陣列的方法。

背景技術

眾所周知，納米材料的性能與其形貌結構息息相關。在特定的形貌與結構下，納米材料會呈現出優異的光學和電學性能。因此，研究人員都努力尋找合適的方法制備具有可控形貌與結構的納米材料體系。納米線陣列是最受關注的納米材料集成體系之一，它具有高度有序性，良好的可操控性，以及集合效應所帶來的陷光效應與激光發射等。已有的研究結果表明，納米線陣列材料可以作為晶體管、場發射器件、光伏電池及化學傳感器等納米光電器件中的重要組成部分。納米線陣列的制備方法有自組裝法、模板法、溶劑熱法、凝膠法、電化學合成法，以及化學氣相沉積法等，但過去人們的研究主要集中在無機納米線陣列上，對于有機納米線陣列的研究則較少。

酞菁銅(CuPc)晶體是典型的P型有機半導體材料，而氟化酞菁銅(F16?CuPc)晶體是典型的n型有機半導體材料，兩者都是重要的有機光電半導體材料。酞菁銅及氟化酞菁銅的分子結構及其能級特點決定了它們具有很多優良的特性，如耐高溫、高導電，因此在光電導、光伏、氣敏、熱電、電致發光和催化等方面具有廣闊的應用前景。酞菁銅和氟化酞菁銅納米結構具有優異穩定性和良好光電性能,使其受到越來越的關注。目前，制備酞菁銅納米線的方法主要有氣相沉積法、模板法、水相合成法、水熱溶劑熱法及電化學沉積法等。酞菁銅分子在形成納米結構時通常沿著與襯底表面平行的方向取向生長，形成納米線薄膜，而對與襯底成一定角度有序生長的酞菁銅納米線陣列方面的報道很少。部分成功的例子有：2005年浙江大學高分子科學與工程學系的陳紅征教授利用電沉積法在AAO模板上合成酞菁銅納米線陣列；日本的Chihaya?Adachi教授利用物理氣相沉積法在2011年制備出酞菁銅的納米線和納米帶陣列，并利用制備的酞菁銅納米線陣列制作出太陽能電池。然而前一種方法受限于AAO模板的尺寸，產量較少，且進一步應用時還必須溶解掉氧化鋁模板，有機溶劑的引入不可避免對有機納米線的晶體質量帶來損害。而后一種方法需要在基底上預先沉積兩層有機薄膜作為晶種，制備過程比較繁瑣，且取向較差，制備出的有機納米線為多晶結構。與上述方法相比，本方法只需預先在生長基底上濺射一層極薄的金膜，便能利用物理氣相沉積法制備出大面積的有機納米線陣列。目前以貴金屬納米顆粒催化生長有機納米線的報道很少，德國科學家Helmut?Dosch曾在Nano?Lett.和Chem.?Mater.上報道過金納米顆粒能對酞菁類衍生物起到誘導成核的作用，并用熱蒸發法在金納米顆粒上生長出一維酞菁納米線。但Helmut?Dosch的制備方法相當費時，且生長出來的酞菁銅納米線取向無序，均勻性較差，不利于其將來在功能器件上的應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的以上問題，提供一種制備有序一維有機納米線陣列的方法。

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：

一種制備有序一維有機納米線陣列的方法，包括以下步驟：

步驟1）采用電子束沉積工藝在潔凈的硅或氧化硅襯底上蒸鍍5-8?nm厚的金納米顆粒薄膜；

步驟2）利用修飾金納米顆粒的襯底為生長基底，采用物理氣相沉積法制備有機單晶納米線陣列。

進一步的，所述步驟（2）中的所述物理氣相沉積法（PVD）制備有機單晶納米線陣列，具體生長步驟如下：按照氣流的流動方向將制備所述有機納米線陣列的前驅體置于瓷舟中，并將其放入真空管式爐的中心溫區；取鍍金襯底置于所述真空管式爐的低溫區，所述襯底距離中心溫區10-2Ocm?；啟動真空泵，抽真空至所述爐腔內壓強低于1?Pa?后，向爐腔內通入惰性保護氣體氬氣至所述爐腔內的壓強為4×10⁴-6×10⁴?Pa，再次抽真空至爐腔內壓強低于1?Pa?，如此重復3次確保管腔內殘余氧氣都被抽走后，往石英管中通入氬氣，保持氣體流速為30-60?sccm，并將腔內氣壓調至220-260?Pa?，密封真空管；開啟加熱裝置，以10-20?℃／分鐘的升溫速率，將所述真空管式爐的中心溫區加熱至所述前驅物的蒸發溫度，此時中心溫區的溫度為380-420?℃，生長襯底的溫度為100-200?℃；維持上述蒸發溫度10-60?分鐘后停止加熱，并使系統自然冷卻至室溫，然后向所述爐腔內通入氬氣至一個大氣壓，打開爐腔，即可在所述生長襯底上得到大面積有序交叉取向生長的一維酞菁銅納米線陣列。