[發明專利]一種基于納米晶體的有機/無機雜化p型半導體薄膜材料

在審

• 申請號: 201810328542.X
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108428799A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 丁毅;劉琳;田瀛;徐玉增;黃茜;侯國付;張曉丹;趙穎
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及半導體材料技術領域，提供了一種基于納米晶體的有機/無機雜化p型半導體薄膜材料的設計及實現方法。該發明可以在保持有機半導體材料溶液法制備，柔性可折疊等諸多優勢的前提下，通過在有機半導體材料中引入無機納米晶體，在特定波長范圍光照下，可以增加有機半導體材料中的空穴濃度、大幅提高其電導率。本發明可以分別通過改變有機半導體材料和無機納米晶體質量比例，或者改變照射光子的能量及通量，來實現對有機/無機雜化p型半導體薄膜材料電學特性的調制。

技術領域

本發明涉及半導體材料技術領域，特別涉及一種基于納米晶體的有機/無機雜化p型半導體薄膜材料的設計及實現。

背景技術

有機半導體材料是具有半導體性質的有機材料。與無機半導體材料相比，其具有很多優勢，如薄膜制備工藝簡單廉價；器件尺寸更小，集成度更高；器件可實現柔性，可折疊等。有機半導體材料已經在有機發光二極管、有機傳感器、有機太陽電池等眾多領域得到了廣泛的應用。眾所周知，無機半導體材料可以通過摻雜的方式來改變材料內部載流子濃度以及材料費米能級，從而實現對材料電學特性的調制。然而有機半導體材料的光電特性主要取決于構成材料本身的分子特性，很難通過摻雜方式來實現其電學特性的調制。

發明內容

本發明的目的是針對上述存在的問題，通過在有機半導體材料中引入無機納米晶體制備有機/無機雜化半導體材料，進而實現對材料電學特性的調制。本發明將利用無機納米晶體的光吸收特性，實現其對特定波長范圍內光子的吸收，進而在無機納米晶體內部激發光生電子空穴對；在此基礎上借助無機納米晶體與有機半導體材料之間的能級失配，將光生電子限制在無機納米晶體內部，而光生空穴則從無機納米晶體注入至有機半導體材料，從而增加有機半導體材料中的空穴濃度、大幅提高材料的電導率。本發明可以分別通過改變有機半導體材料和無機納米晶體質量比，或者改變照射光子能量及通量，來實現對有機/無機雜化p型半導體薄膜材料電學特性的調制。

本發明的技術方案：

一種基于納米晶體的有機/無機雜化p型半導體材料，由有機半導體材料和無機納米晶體以一定質量比均勻混合，后經過旋涂、提拉、噴涂或刮涂等工藝制備薄膜。

所述有機半導體材料可以為任何p型有機半導體材料。

所述無機納米晶體可以為任何形狀且尺寸在2-100納米范圍內的無機納米晶體。

所述有機半導體材料可以與所述無機納米晶體以任何質量比均勻混合。

所述有機半導體材料與所述無機納米晶體能帶之間形成I型能級排列，即，無機納米晶體導帶(Ec)能量要低于有機半導體材料最低未占分子軌道(LUMO)能量，并且，無機納米晶體價帶(Ev)能量要低于有機半導體材料最高占據分子軌道(HOMO)能量。

所述特定波長范圍可以為任意波長范圍。

所述光照強度為任意光照強度。

所述有機/無機雜化p型半導體薄膜材料厚度可以為任意厚度。

本發明的優點和積極效果：

通過在有機半導體材料中引入無機納米晶體，可以實現對有機/無機雜化半導體材料電學特性的調控。

通過改變有機半導體材料和無機納米晶體質量比，可以改變有機半導體材料中的空穴濃度、電導率等電學參數。

通過改變照射光子能量及通量，可以改變有機半導體材料中的空穴濃度、電導率等電學參數。

本發明有機/無機雜化p型半導體材料可以保持有機半導體材料的諸多優勢，如，溶液法制備，柔性可折疊等。

附圖說明

圖1是本發明基于納米晶體的有機/無機雜化p型半導體薄膜材料的結構示意圖。