[發(fā)明專利]基于液滴的有機(jī)分子薄膜及其微納器件陣列的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010067488.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN113140676B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡來歸;蔡依辰;金偉;劉冉
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/40
• 分類號(hào): H01L51/40;H01L51/05;H01L51/56;H01L51/50
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發(fā)明涉及一種基于液滴的有機(jī)分子薄膜及其微納器件陣列的制備方法，配制有機(jī)分子溶液，在襯底上制備有機(jī)分子的成核位置，通過滴涂及襯底加熱，快速生長膜薄，或在指定成核位置生長具有高結(jié)晶度和均勻性的定向分子器件陣列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的選區(qū)生長法，不同于真空中熱蒸發(fā)選區(qū)生長，可用溶液的形式快速直接地在電極上或電極間，選擇性地生長高結(jié)晶、高取向性的均勻有機(jī)分子膜及其微納器件陣列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)微納光電子器件的制備工藝，具體是一種基于液滴的有機(jī)薄膜及其微納器件陣列的制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)小分子的薄膜與器件制備（如OLED的制備），至今仍以熱蒸發(fā)工藝為主，成本高，耗時(shí)長且原材料浪費(fèi)多。此外，制備的薄膜多數(shù)為多晶膜，對于各向異性的有機(jī)材料來說，由于存在晶界且膜內(nèi)微晶取向不一，導(dǎo)致器件性能較差。同時(shí)，在大多數(shù)情況下，在許多器件的應(yīng)用中，都需要高度集成的器件陣列或電路，這就需要基于光刻的常規(guī)自上而下的圖形化技術(shù)，但該類工藝只針對無機(jī)材料，對于以分子鍵構(gòu)成的有機(jī)材料來說，光刻工藝將會(huì)損壞有機(jī)材料。

針對與光刻不兼容的問題，目前已開發(fā)出在圖案化表面上進(jìn)行蒸鍍，實(shí)現(xiàn)多種模板定向成核的選區(qū)生長有機(jī)分子膜的方法。這種方法在每個(gè)元件之間具有較小的串?dāng)_，并且具有較小的截止電流。但因長時(shí)間運(yùn)行真空蒸發(fā)設(shè)備，制備時(shí)間長，材料浪費(fèi)率及成本仍然很高。

目前，針對上述問題，已有嘗試?yán)脟娔蛴?、刮涂、軟光刻等溶液法，將小分子溶解在溶劑中，利用這些工藝過程中溶液中小分子自組裝，實(shí)現(xiàn)材料的圖形化和陣列的制備，但大部分溶液法需要長時(shí)間的結(jié)晶過程以實(shí)現(xiàn)高結(jié)晶性，對于一些結(jié)晶性過強(qiáng)的小分子，仍無法形成連續(xù)的均勻膜；并且，通常都涉及到利用介電層對襯底表面進(jìn)行圖形化的處理，如利用十八烷基三氯硅烷先在襯底上構(gòu)建圖形，基于親水與疏水區(qū)對有機(jī)材料的作用不同，再對有機(jī)小分子進(jìn)行選區(qū)生長，而介電層的存在導(dǎo)致小分子膜與電極的接觸電阻過大，同時(shí)圖形化的微納米陣列內(nèi)，微晶的取向仍是隨機(jī)性的，導(dǎo)致器件陣列的產(chǎn)出均一性無法保證。另外，上述方法制備的陣列仍無法實(shí)現(xiàn)較好的與外部電路結(jié)合形成器件陣列及功能實(shí)現(xiàn)，例如后續(xù)陣列上的微納米電極的制備無法與光刻兼容，導(dǎo)致尋址及鍵合存在很大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于液滴的有機(jī)分子薄膜及其微納器件陣列的制備方法，實(shí)現(xiàn)了具有高結(jié)晶度和均勻性的有機(jī)分子薄膜及微納米器件陣列的直接生長，可解決有機(jī)分子器件制備工藝與現(xiàn)有光刻工藝不兼容的問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種基于液滴的有機(jī)分子薄膜及其微納器件陣列的制備方法，其特征在于，配制有機(jī)分子溶液，在襯底上制備有機(jī)分子的成核位置，通過滴涂及襯底加熱，快速生長膜薄，或在指定成核位置生長具有高結(jié)晶度和均勻性的定向分子器件陣列。

所述的配制有機(jī)分子溶液是將有機(jī)分子溶解在低粘度、低表面張力的試劑中，配制得到的有機(jī)分子溶液的質(zhì)量濃度為0.5~5 mg/ml。

所述的有機(jī)分子包括難以形成膜和器件的新型高性能分子鐵電體或有機(jī)半導(dǎo)體材料；

所述的低粘度、低表面張力的試劑包括甲醇、正己烷、甲基乙基酮MEK等。

所述的難以形成膜和器件的新型高性能分子鐵電體包括二異丙基溴化銨DIPAB、克酮酸CA等；所述的有機(jī)半導(dǎo)體材料包括NPB，Alq₃等。

所述的襯底為氧化硅、硅、玻璃、氧化銦錫玻璃、PI或PET柔性襯底。

所述的在襯底上制備有機(jī)分子的成核位置，是采用電子束或熱蒸發(fā)在襯底表面形成一層金屬電極層，再通過普通光刻，制作微納米金屬電極圖形，獲得成核位置。

在形成金屬電極層之前，可將襯底清潔處理，涂覆光刻膠，曝光顯影獲得具有不同直徑和周期的點(diǎn)陣列圖形，然后采用電子束或熱蒸發(fā)在襯底表面形成一層金屬電極層。