[發明專利]利用共溶劑制備正交晶系樹枝形紅熒烯晶體薄膜的方法

在審

• 申請號: 202010122537.0
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111304748A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 朱成瑤;馮琳琳;高婷婷;王家豪;王晨
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C09K11/06;C30B7/06;H01L51/30;H01L51/46;H01L51/54
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 張海青

本發明屬于有機半導體材料技術領域，具體是利用共溶劑制備正交晶系樹枝形紅熒烯晶體薄膜的方法，即在熱退火條件下，利用共溶法采用聚乳酸誘導紅熒烯分子有序生長為樹枝形正交晶系薄膜。通過在摻雜氟的SnO₂導電玻璃基片上旋涂溶解于氯仿溶劑的聚乳酸和紅熒烯混合溶液，進行熱退火處理生長出高質量的樹枝狀紅熒烯正交晶系晶體薄膜。本發明得到的紅熒烯樹枝狀晶覆蓋率高，為有機場效應晶體管的制備提供了基礎，采用的基底無毒且成本低廉，聚乳酸為生物可降解材料，晶體形貌與結晶度可調可控，制備方法簡單新穎，不需要大型設備，易于實施工業化生產。

技術領域

本發明屬于有機半導體材料技術領域，具體是利用共溶劑制備正交晶系樹枝形紅熒烯晶體薄膜的方法。

背景技術

目前，傳統無機光電材料面臨著產品較單一、成本較高且工藝復雜等困難、短時間內無法突破等問題。與此同時，有機半導體以其可制備大面積器件，成膜技術較豐富且制備工藝簡單，成本更低且可進行摻雜、修飾，實現高度集成、超小尺寸的產品制備而備受期待與關注。紅熒烯即5,6,11,12-四苯基四苯，是常見的制造有機半導體材料原料,由于其遷移率高、激子擴散長度長,在發光二極管、場效應晶體管以及太陽能電池等領域應用廣泛,其中紅熒烯晶體薄膜的制備更利于發展其應用。

2018年，發光學報第39卷第2期148-155頁報道了溶液法制備PVP為界面修飾層的紅熒烯結晶性薄膜。通過旋涂方法在Si/SiO₂襯底上先沉積一層聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為界面修飾層，接著在PVP上滴涂紅熒烯溶液后固化烘干，制備紅熒烯晶體薄膜，研究了不同PVP濃度和不同成膜溫度下界面修飾層對紅熒烯表面形貌的影響，分析了紅熒烯晶體薄膜的生長機制。實驗結果表明:80-140℃及低濃度的PVP條件下能得到結晶度高、連續的紅熒烯球晶，并且溫度升高時，球晶尺寸變大。該實驗中，PVP作為界面修飾層在一定程度上有利于改善紅熒烯的成膜性，制備高結晶度的晶體薄膜，但所制備的薄膜均勻性較差，膜厚不容易控制，因此這種方法在頂柵結構器件制備中的利用率較低。

申請號為201510744112.2的中國發明專利《一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法》(申請日為2015.11.06)公開了一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法，在真空氛圍中，通過在20℃的Si/SiO₂襯底上分別以2nm/min和0.5nm/min的蒸鍍速度沉積10nm厚的紅熒烯層，通過沉積、停歇5min的五次循環，實現紅熒烯薄膜孔狀圖案化的自組裝排列，紅熒烯聚集處為半導體的導電溝道部分，而紅熒烯不聚集的空洞處是不導電部分。這種方法雖然在一定程度上克服了光刻法對薄膜的破壞，且可通過生長周期和生長速率調控圖案化孔洞的尺寸，但該方法不適用于大規模的多樣化制備，難以制備高結晶覆蓋率的晶體，且對所得晶體的形貌及結晶度也很難做到精確調控。

申請號為201610030028.9的中國專利《一種高沸點調控的樹枝狀紅熒烯晶體薄膜制備的方法》(申請日期為2016.10.18)公布了一種高沸點溶劑調控的樹狀紅熒烯晶體薄膜制備方法，即通過按照紅熒烯1mg、氯仿0.5mL和體積比為30％-50％DMF溶劑的配比配制紅熒烯溶液，將襯底放置于設定溫度為60℃的溫度精密電熱板上，取100-120微升紅熒烯溶液滴涂于襯底中間，通過溶劑的緩慢揮發實現樹枝狀紅熒烯晶體薄膜的制備。該發明通過混入高沸點溶劑DMF減緩溶劑的揮發速度而達到為紅熒烯晶體生長提供充足驅動力的目的，簡單方便，但它由于溶液滴涂的不均勻性和缺乏調控而容易導致所制得晶體的膜厚不均勻及襯底上的晶體難以達到高覆蓋率。