[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

本發明公開了一種超薄晶態連續有機半導體薄膜及其制備方法和應用，制備方法包括：將10～20μl半導體溶液滴加至第一基液中，靜置，得到第二基液，將PTS修飾載體垂直插入第二基液中，再以5～10um/s的速度將PTS修飾載體向上垂直提拉，在PTS修飾載體的表面獲得超薄晶態連續有機半導體薄膜，其中，半導體溶液為半導體和有機溶劑的混合物，半導體溶液中半導體的濃度為0.5～1mg/mL，第一基液為四丁基溴化銨和水的混合物，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。本發明運用較少的有機半導體生成了大面積連續半導體薄膜，可以應用到大面積集成電路的制備。

技術領域

本發明屬于有機半導體技術領域，具體來說涉及一種超薄晶態連續有機半導體薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

二維有機單晶半導體薄膜結合了易于溶液法制備，具有柔性、有機材料結構可設計、有機材料容易溶解、較少的電荷缺陷以及較高的光電學性能等多方面的優點，制備的有機單晶半導體薄膜在有機場效應晶體管，有機發光二極管，有機光電二極管，有機場效應波導器，有機憶阻器等領域均有著重要的作用。

浸漬提拉法是一種生長二維晶體薄膜的方法，它具有應用廣泛、價格低廉、操作簡單、生長晶體速度可控以及可以在三維襯底上生長有機單晶等優點。基于這些優點浸漬提拉法生長晶體薄膜得到了廣泛的應用。但是到目前為止，使用浸漬提拉法生長連續的二維半導體薄膜還存在著一些問題，具體體現如下：首先，在浸漬提拉的過程中需要使用大量含有有機小分子溶質的有機溶液，有機小分子可能存在制備量少或是價格昂貴等問題，因此會造成有機小分子的浪費。其次，提拉過程中易生長出條帶或是樹枝狀晶體。條紋狀薄膜具有一定的方向性，若在此薄膜上構筑集成電路需要考慮到薄膜的各向異性，因此在條帶或樹枝狀薄膜上很難構筑大面積集成電路。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種超薄晶態連續有機半導體薄膜的制備方法，該制備方法以水為基底溶液滴加少量半導體溶液即雙相提拉制備超薄晶態連續有機半導體薄膜，即將含有少量半導體的半導體溶液滴加到含有表面活性劑的水表面，靜置一段時間后，控制提拉機的提拉速度將載體提拉出來，進而誘導有機小分子在載體表面生長成大面積連續的有機半導體薄膜。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種超薄晶態連續有機半導體薄膜的制備方法，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PTS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PTS修飾載體向上垂直提拉至所述PTS修飾載體從所述第二基液中移出，在所述PTS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(TBAB)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。

在上述技術方案中，按體積份數計，所述半導體溶液和第一基液的比為1:(500～1000)。

在上述技術方案中，所述半導體為二己基取代-2,6-二苯基蒽(C6-DPA)或苝。

在上述技術方案中，所述PTS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；

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。