[發(fā)明專利]一種利用軟光刻技術(shù)制備有機(jī)半導(dǎo)體材料環(huán)形陣列集成光電器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711405117.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN109979876B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖清;張兆儀;付紅兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/77
• 分類號(hào): H01L21/77
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開一種利用軟光刻技術(shù)制備有機(jī)半導(dǎo)體材料環(huán)形陣列集成光電器件的方法，包括如下制備步驟：(1)有機(jī)半導(dǎo)體材料溶液的制備；(2)基底的預(yù)處理；(3)環(huán)形陣列模板的制備；(4)環(huán)形陣列集成器件的制備。本發(fā)明充分利用軟模板自上而下的限域作用與有機(jī)半導(dǎo)體材料易于進(jìn)行自下而上的自組裝特性相結(jié)合的方法，避免了光刻技術(shù)對(duì)材料產(chǎn)生的破壞，因此可以有效地保護(hù)材料的功能性并輕易實(shí)現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體材料的集成。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，反應(yīng)過程溫和，適用于大部分可溶性有機(jī)半導(dǎo)體材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料器件制備領(lǐng)域，特別是涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體材料集成光電(或微環(huán))器件的制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)半導(dǎo)體材料是一類具有光電活性的有機(jī)材料，通常富含碳原子、具有較大π共軛體系的有機(jī)分子。有機(jī)半導(dǎo)體材料具有多樣化的結(jié)構(gòu)組成和寬廣的性能調(diào)節(jié)空間，可以進(jìn)行分子設(shè)計(jì)來(lái)獲得所需要的性能。與無(wú)機(jī)材料相比，有機(jī)半導(dǎo)體材料能夠進(jìn)行自下而上的器件組裝方式來(lái)制備納米器件和分子器件，進(jìn)而通過溶液法實(shí)現(xiàn)大面積制備和柔性器件的制備。目前，關(guān)于單個(gè)的有機(jī)半導(dǎo)體微納器件制備已經(jīng)非常容易，已有大量報(bào)道，但微納材料雜亂無(wú)序的分布狀態(tài)導(dǎo)致其應(yīng)用受限。而有機(jī)半導(dǎo)體材料陣列化處理，能有效的提髙器件性能，集成水平等，這將大大滿足電子學(xué)、光子學(xué)、光電子學(xué)、基于生物芯片的檢測(cè)、生物傳感器陣列等領(lǐng)域?qū)﹃嚵谢奈⒓{結(jié)構(gòu)光電材料的需求。然而，實(shí)現(xiàn)高密度、規(guī)模化的微納結(jié)構(gòu)是一件極具挑戰(zhàn)性的工作。

傳統(tǒng)的有機(jī)半導(dǎo)體材料陣列化的方法有很多，比如光刻、壓印法等，但是這些方法都具有各自的局限性。光刻法采用的電子束或紫外光會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生一定的破壞，并且成本高，時(shí)間長(zhǎng)。納米壓印光刻技術(shù)是指具有納米圖案的模板以機(jī)械力(高溫、高壓)在涂有高分子材料的硅片上等比例復(fù)制壓印納米圖案，但這往往需要非常大的壓力，通常可達(dá)到每平方厘米達(dá)到130公斤的壓力。軟模板光刻法充分利用陰模自上而下的溶液限域作用與有機(jī)半導(dǎo)體材料易于自下而上的自組裝特來(lái)實(shí)現(xiàn)特定結(jié)構(gòu)的陣列化器件，操作方便，成型時(shí)間短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)半導(dǎo)體材料集成光電器件的制備方法，本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)模板的尺寸來(lái)改變陣列化圓環(huán)的大小，模板可重復(fù)利用，工藝簡(jiǎn)單，可適用性強(qiáng)，具有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明利用的利用軟光刻技術(shù)制備有機(jī)半導(dǎo)體材料環(huán)形陣列集成光電器件的方法，包括如下具體制備步驟：

(1)有機(jī)半導(dǎo)體材料溶液的制備：將有機(jī)半導(dǎo)體材料溶于有機(jī)溶劑中，攪拌至完全溶解；

(2)基底的預(yù)處理：將基底浸泡在乙醇中，超聲例如30min，然后浸泡在去離子水中超聲例如30min，最后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(3)環(huán)形陣列模板的制備：先制備具有凸起的環(huán)形陣列結(jié)構(gòu)的陽(yáng)模模板，然后利用陽(yáng)模制備具有環(huán)形陣列化凹槽的陰模模板；

(4)環(huán)形陣列集成器件的制備：取步驟(1)制備的有機(jī)光電材料溶液置于光滑的基底上，蓋上步驟(3)制備的模板，常溫下靜止例如一小時(shí),最后揭去模板，即得到在基底上形成陣列化的環(huán)形有機(jī)光電材料。

上述利用利用溶液限域生長(zhǎng)制備有機(jī)半導(dǎo)體材料環(huán)形陣列集成光電器件的方法，步驟(1)中所述的溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、甲苯或DMF。

上述光電材料溶液應(yīng)不腐蝕模板或基底材料。

上述利用溶液限域生長(zhǎng)制備有機(jī)半導(dǎo)體材料環(huán)形陣列集成光電器件的方法，步驟(2)中所述基底的材料為玻璃、硅片等剛性材料，優(yōu)選玻璃片。

上述利用溶液限域生長(zhǎng)制備有機(jī)光電材料環(huán)形陣列的方法，步驟 (3)中所述陽(yáng)模模板的材料為為硅片，陰模模板的材料為柔性材料，柔性材料可為PDMS、PMMA、PET中的任意一種，優(yōu)選PDMS。