[發明專利]一種改變苯類盤狀液晶分子取向的方法

在審

• 申請號: 201811048141.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109031798A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 張智;易子川;楊健君;劉黎明;遲鋒;水玲玲
• 申請（專利權）人: 電子科技大學中山學院
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種改變苯類盤狀液晶分子取向的方法，通過采用模板水熱法制備垂直結構的、有序的ZnO納米棒陣列，納米棒間隔為30~50nm，將其作為苯類盤狀液晶分子的取向襯底，苯類盤狀液晶通過旋轉涂覆法沉積到ZnO納米棒陣列襯底上，形成ZnO/苯類盤狀液晶復合薄膜，然后將其升溫至苯類液晶分子清亮點溫度以上8℃，恒溫保持6min以上，此后進行降溫，以此實現ZnO/苯類盤狀液晶復合膜層中盤狀液晶分子取向呈現分子面朝上的垂直取向，無需外加電場或精確控制溫度，取向方法簡單，而且可以在短時間內形成質量較好的均一膜層，促進苯類盤狀有機分子在OLED、OPV電子器件方面的運用。

技術領域

本發明涉及液晶分子的表面誘導取向，特別是一種改變苯類盤狀液晶分子取向的方法。

背景技術

盤狀液晶分子具有平面或者接近平面的剛性芳香內核結構，剛性芳香內核中心具有較大的共軛π鍵，由于此類共軛π鍵具有較多的電子云富集，盤狀液晶分子之間可以通過電子云的相互作用自組裝成柱狀結構，在柱狀結構內部電子云的重疊可以形成一維導電通道，電子在沿此一維導電通道上傳輸具有較高的遷移速率。

通常情況下，大部分盤狀液晶分子自組裝形成柱狀時，傾向于沿著襯底表面形成邊朝上（edge-on）的分子取向，此時電荷的傳輸方向為平行于襯底的方向（如圖1所示）。為了進一步利用盤狀液晶分子電荷遷移率較高的優點，并且將其運用于發光器件（OLED）、太陽能電池（OPV）等電子器件的制作，需要對其柱狀排列的分子取向進行改變，形成面朝上（face-on）的分子取向，此時盤狀有機分子自組裝形成的一維導電通道為垂直于襯底的方向（如圖2所示）。

現有的盤狀有機分子取向技術是通過外加電場或精確控制熱處理溫度的方法來實現分子面朝上的垂直取向，主要有以下缺點：

1、需要對盤狀液晶分子薄膜層外加較高的電場來實現垂直取向，并且隨著盤狀液晶分子薄膜層厚度的增加，其外加電場的需求增高，形成垂直取向的效果也逐漸下降；

2、需要控制盤狀液晶分子薄膜層的溫度來實現垂直取向，實現過程中需要在較寬的范圍內對溫度進行精確調整，限制了盤狀液晶材料的應用范圍；

3、需要耗費較長的時間來實現大面積的均一膜層。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種簡便快捷的、成膜質量好的改變苯類盤狀液晶分子取向的方法，利用垂直方向的有序的ZnO納米棒陣列與苯類盤狀液晶分子進行復合，然后采用熱處理，使得苯類盤狀液晶分子出現面朝上（face-on）的垂直取向結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種改變苯類盤狀液晶分子取向的方法，步驟如下：

（1）用氮化鎵（GaN）作為襯底，分別采用丙酮、異丙醇、去離子水對所述襯底進行超聲清洗，每次清洗時間15min，然后用氮氣清理所述襯底表面；

（2）采用磁控濺射方法在所述襯底表面沉積ZnO薄膜，靶材為99.9%鋅靶，襯底溫度200℃，氧氣流量2sccm，射頻功率150W，濺射時間20min，即制得ZnO薄膜襯底；

（3）將所述ZnO薄膜襯底放入馬弗爐中，400℃高溫退火25min，然后在所述ZnO薄膜上旋涂厚度為70nm的PMMA薄膜，放入真空干燥箱中150℃干燥20min；

（4）采用電子束光刻系統對所述PMMA薄膜進行曝光，刻蝕圖案為排列整齊的圓點，所述圓點的直徑為30nm，所述圓點之間的間隔為30-50nm，然后采用20%異丙醇和80%甲基異丁酮的混合溶劑進行顯影1min；