[發明專利]超薄晶態連續有機半導體薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010100313.X
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN112201754B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 李榮金;劉璇宇;胡文平
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種超薄晶態連續有機半導體薄膜的制備方法，其特征在于，包括：將10-20μl半導體溶液滴加至第一基液中，靜置8-9min，得到第二基液，將苯基三甲氧基硅烷修飾載體垂直插

入所述第二基液中，再以5-10um/s的速度將所述苯基三甲氧基硅烷修飾載體向上垂直提拉至所述苯基三甲氧基硅烷修飾載體從所述第二基液中移出，在所述苯基三甲氧基硅烷修飾載體的表面獲得所述超薄晶態連續有機半導體薄膜，其中，所述半導體溶液為半導體和有機溶劑的混合物，所述半導體溶液中半導體的濃度為0.5-1mg/mL，所述第一基液為四丁基溴化銨和水的混合物，所述第一基液中四丁基溴化銨的濃度為8-10mg/mL，有機溶劑為甲苯或氯苯；

其中，按體積份數計，所述半導體溶液和第一基液的比為1:(500-1000)；

所述半導體為二己基取代-2,6-二苯基蒽或苝；

所述苯基三甲氧基硅烷修飾載體的獲得方法，包括步驟1)-2)：

1)在0.3-0.4mbar的真空度下對載體等離子體處理10-15min；

2)去除載體中的水分，再將載體放置于一容器中，將苯基三甲氧基硅烷滴在所述載體周圍的容器上，密封所述容器，將所述容器在真空狀態下于110-120℃加熱110-120min，自然冷卻至室溫20-25℃，從所述容器內取出載體，清洗載體，得到苯基三甲氧基硅烷修飾載體，其中，所述載體的面積份數、容器的容積份數和苯基三甲氧基硅烷的體積份數的比為[1000-π(100/2)²]：π(100/2)²×10:(0.5-1)，其中，所述面積份數的單位為mm²，所述容積份數和體積份數的單位均為mm³。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)，所述載體為硅片；

在所述步驟1)，用等離子機對載體進行等離子體處理，對載體等離子體處理時所述等離子機的功率為75-85W；

在所述步驟1)，實現所述真空度的方法為：將等離子機用于放置所述載體的樣品倉抽至真空，再向所述樣品倉內通入氧氣直至該樣品倉內的真空度為0.3-0.4mbar；

在所述步驟1)中，對載體等離子體處理前對載體進行清洗：將所述載體置于去離子水中超聲8-10min，從所述去離子水中取出載體，將所述載體置于丙酮中超聲8-10min，從所述丙酮中取出載體，將所述載體置于異丙醇中超聲8-10min，再用氮氣或惰性氣吹干所述載體。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟2)中，去除載體中水分的操作為：在真空狀態下將載體于90-100℃加熱50-60min；

在所述步驟2)中，所述清洗載體的步驟為：將所述載體置于正己烷中超聲8-10min；

從所述正己烷中取出載體，將所述載體置于三氯甲烷中超聲8-10min；從所述三氯甲烷中取出載體，將所述載體置于異丙醇中超聲8-10min，用氮氣或惰性氣體吹干所述載體，在所述步驟2)中，所述容器為表面皿；

在所述步驟2)中，當所述載體的數量為多個時，所述容器的橫截面為圓形，將多個所述載體沿圓周方向放置在所述容器內，所述苯基三甲氧基硅烷滴加在位于多個所述載體之間圓心位置的容器上。

4.如權利要求1-3中任意一項所述制備方法得到的超薄晶態連續有機半導體薄膜。

5.根據權利要求4所述的超薄晶態連續有機半導體薄膜，其特征在于，所述超薄晶態連續有機半導體薄膜的Rq平均數為0.38nm，Ra平均數為0.24nm。

6.如權利要求1-3中任意一項所述制備方法得到的超薄晶態連續有機半導體薄膜在有機場效應晶體管中的應用。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，由所述超薄晶態連續有機半導體薄膜制成的有機場效應晶體管的遷移率的平均值為1.14cm²/Vs，最高值為1.45cm²/Vs。