[發明專利]一種大面積分子晶體及其制備方法

有效

• 申請號: 201710452228.8
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN109137083B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 江浪;石燕君;劉潔
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B19/00;H01L51/05;H01L51/30;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/50;H01L51/54;G01D5/26
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種大面積分子晶體及其制備方法。所述大面積分子晶體的制備方法包括如下步驟：將有機半導體溶液置于疏水性基底上，并用親水性基底覆蓋所述疏水性基底，經生長即在所述親水性基底上得到分子晶體；所述有機半導體溶液采用的溶劑為氯苯、三氯甲烷、二氯苯和二甲苯中至少一種；所述有機半導體溶液的質量體積濃度為0.01mg/mL～15mg/mL；所述有機半導體溶液的溶質為有機半導體分子。本發明提供的大面積分子晶體具有面積大、均勻度高及表面平整的特征，由這些大面積二維分子晶體制備的場效應晶體管具有較高的載流子遷移率與較低的閾值電壓，為后續的P?N異質結的制備打下了堅實的基礎。

技術領域

本發明涉及一種大面積分子晶體及其制備方法，屬于有機半導體材料技術領域。

背景技術

自石墨烯的出現，二維原子晶體引起了廣泛的關注。當今大部分集中于研究無機材料如氮化硼以及過渡金屬硫族化合物，然而由于制備困難，關于有機二維半導體的研究相對較少。眾所周知大面積二維分子晶體(2DMC)可以構筑高性能的晶體管，有望超過與基底鍵合的自組裝單分子層的遷移率，其一般低于0.05cm²V^-1s^-1。大面積二維晶體管可以降低體電阻，減少半導體電荷累積層的暴露，這種低缺陷密度為探測和應用他們的電子傳輸性質提供了很好的實驗平臺。因此發展制備大面積分子晶體的技術迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是提供一種大面積分子晶體及其制備方法，大面積分子晶體具有面積大、均勻度高及表面平整的特征，由這些大面積二維分子晶體制備的場效應晶體管具有較高的載流子遷移率與較低的閾值電壓，為后續的P-N異質結的制備打下了堅實的基礎；本發明方法具有普適性好、操作簡便、成本低的特點。

本發明所述的分子晶體指的是以分子間作用力(主要是弱的范德華力)構成的晶體。

本發明中的“大面積”指的是所述分子晶體的二維平面面積尺寸較大，最大可以和基底面積一樣大。

本發明所提供的大面積分子晶體的制備方法，包括如下步驟：

將有機半導體溶液置于疏水性基底上，并用親水性基底覆蓋所述疏水性基底，經生長即在所述親水性基底上得到分子晶體。

上述的制備方法中，所述生長的時間可為0.5小時～2天，如12小時或16小時，在常溫(15～25℃)下進行生長即可。

上述的制備方法中，所述有機半導體溶液采用的溶劑可為四氫呋喃、氯苯、三氯甲烷、正己烷、異丙醇、石油醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯苯、苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯中至少一種；

采用滴注、打印、印刷等方式將所述有機半導體溶液加注于所述疏水性基底上；

加注的所述有機半導體溶液的體積沒有要求，可根據所述疏水性基底的尺寸確定；

所述有機半導體溶液的質量體積濃度可為0.01mg/mL～15mg/mL，具體可為0.01mg/mL或15mg/mL。

上述的制備方法中，所述有機半導體溶液的溶質為有機半導體分子；