[發明專利]一種石墨烯量子點化學活性誘導生長紅熒烯薄膜的方法

有效

• 申請號: 201710231843.6
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107083530B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 王麗娟;范思大;張梁;張沛沛;朱陽陽;尹麗;孫麗晶;李占國
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C23C14/12
• 分類號: C23C14/12;C23C14/24;C23C14/02;B82Y40/00
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本發明是一種石墨烯量子點化學活性誘導生長紅熒烯薄膜的方法，利用石墨烯量子點表面效應的高化學活性橫向誘導紅熒烯晶體生長的方法。在SiO₂襯底（3）制備石墨烯量子點（1）誘導層，紅熒烯分子（2）在石墨烯量子點（1）誘導下沿石墨烯量子點（1）邊緣生長。其中石墨烯量子點（1）采用溶劑熱法將改進Hummers法制備的氧化石墨烯置于220oC高溫高壓反應釜中進行切割，再將石墨烯量子（1）點溶于乙醇中旋涂于SiO₂襯底上進行烘干，石墨烯量子點（1）呈點狀分布，接著紅熒烯分子（2）沿著石墨烯量子點（1）邊緣橫向生長，逐漸鋪滿整個襯底，形成有序、均勻的紅熒烯薄膜。該方法利于實現紅熒烯的結晶性生長形成高有序的薄膜。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯量子點化學活性誘導生長紅熒烯薄膜的方法，屬于有機半導體材料成膜技術領域。

背景技術

有機薄膜晶體管是以有機半導體材料作為有源層，與無機半導體器件比其具有價格低廉、柔性特征、工藝簡單等優點，廣泛應用到平板顯示、柔性顯示、薄膜太陽能電池、頭盔設備等電子領域。其中有機小分子材料紅熒烯倍受關注，單晶紅熒烯的場效應遷移率可達40 cm²/V?s，但是紅熒烯在固態下傾向于無規則排列，難以通過溶液加工和真空蒸鍍方法制備出高有序的紅熒烯薄膜，而制備出高有序的有機薄膜是決定器件性能的關鍵。紅熒烯生長是一個復雜的平衡過程，受襯底結構、溫度、晶格匹配、沉積速度等因素的影響，目前多采用在紅熒烯與襯底之間引入誘導層、緩沖層或通過退火等手段來提高紅熒烯生長質量。

本發明是一種石墨烯量子點化學活性誘導生長紅熒烯薄膜的方法，引入石墨烯量子點作為化學活性的橫向誘導層來提高紅熒烯分子的有序生長。石墨烯是碳原子以sp2雜化排列成蜂窩狀六角平面晶體結構，厚度僅有一個原子層大小，在電學、力學、和熱學具有優異的性能。當材料尺寸達到量子級別時引起表面效應，即納米粒子的表面原子數與粒子總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大后引起性質上的變化。由于納米粒子表面原子急劇增多，從而引起表面原子配位數不足和高的表面能，這些原子容易與其他原子結合穩定下來。石墨烯在形成二維平面結構相對容易在二維方向上達到量子級別的石墨烯量子點后，石墨烯量子點的表面具有高化學活性可以橫向誘導紅熒烯分子生長。

發明內容

本發明是一種石墨烯量子點化學活性誘導生長紅熒烯薄膜的方法，由石墨烯量子點表面效應引起表面配位數不足及高的表面能來橫向誘導紅熒烯分子的有序生長。其中，采用溶劑熱法將改進Hummers法制備的氧化石墨烯置于220 oC高溫高壓反應釜中進行切割獲得石墨烯量子點。將石墨烯量子點（1）溶于乙醇溶液中，利用采用旋涂方法將石墨烯量子點涂布在二氧化硅襯底（3）上，在前轉速為800 rpm下旋涂6 s，接著在后轉速2600 rpm下旋涂45 s，置于60℃烘箱中1.0 h，形成點狀分布的石墨烯量子點（1）橫向誘導層，經高溫切割獲得的石墨烯量子點表面和邊緣有很多不飽和的羥基、羰基、環氧基、及碳碳斷鍵的高活性官能團為化學活性點。石墨烯量子點直徑為30-50 nm，石墨烯量子點間距為50-100 nm。

將帶有均勻規則分布的石墨烯量子點的二氧化硅襯底（3）放于真空蒸鍍設備中，在6×10^-4 Pa真空環境中慢速蒸鍍紅熒烯分子，襯底溫度為70 oC，蒸鍍速度為0.5-1 ?/min，蒸鍍厚度20 nm的紅熒烯薄膜，如圖1，紅熒烯分子（2）沿著高化學活性石墨烯量子點邊緣生長有序生長，逐漸鋪面整個襯底，形成有序、均勻的紅熒烯薄膜。

附圖說明：

圖1為石墨烯量子點化學活性誘導生長的紅熒烯薄膜示意圖。

具體實施方式

1. 石墨烯量子點的制備，取上述膠裝氧化石墨烯4 ml倒入50 ml 反應釜中，并加入30 ml 二甲基甲酰胺（DMF），將反應釜置于馬弗爐中220℃保持3小時，之后將反應液進行過濾，濾芯直徑為0.45 μm。