[发明专利]酞菁类材料的多晶薄膜的新用途

说明书

技术领域

本发明涉及酞菁类材料的多晶薄膜的新用途，特别是涉及酞菁类材料的多晶薄膜在场效应晶体管中的用途。

背景技术

有机薄膜场效应晶体管由于其具有制备简单，成本低廉，可与柔性衬底兼容等优点而倍受人们的关注。自1986年报道第一个有机场效应晶体管以来，有机场效应晶体管得到了快速的发展，并取得了重大突破。但是，在有机场效应晶体管实用化的道路上仍然存在一系列关键性的问题有待解决，其中两方面的问题是目前迫切需要解决的，首先是大部分材料的场效应迁移率较低(普遍低于1cm²/Vs)；第二是器件工作的稳定性，因为大部分用于场效应晶体管的有机半导体材料对空气和辐照都很敏感，在空气中或光照下保存或操作时容易造成器件性能的下降甚至完全失效。虽然人们已经开发出了一些稳定的高性能有机场效应材料，但这些材料基本是实验室合成的，复杂的制备工艺以及有限的数量制约着这些材料在场效应方面的广泛研究和实用化进程。因此，在商品化的材料中寻找到稳定的、具有优异场效应性能的材料将是推进有机场效应晶体管实用化的重要一步。

在有机薄膜场效应晶体管领域，理论模型和实验结果业已证明薄膜的有序程度对器件性能起着至关重要的作用。因此如何制备高度有序的薄膜一直是人们关注的热点。文献(Yonehara，H.Ogawa，K.Etori，H.Pac，C.Langmuir 18，7557-7563(2002).Yonehara，H.et al.Chem.Mater.13，1015-1022(2001).Brinkmann，M.Wittmann，J.-C.Barthel，M.Hanack，M.Chaumont，C.Chem.Mater.14，904-914(2002).)报道了酞菁类材料的多晶薄膜，目前该类材料主要在有机光导体及非线性光学方面有着广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供酞菁类材料的多晶薄膜的用途。

本发明发明人通过实验证实，酞菁类材料的多晶薄膜具有良好的场效应性能，所制备出的场效应晶体管，具有非常优异的性能，场效应迁移率可达10cm²/Vs，开关比大于10⁷，而且性能稳定，可以广泛应用于制备有机薄膜场效应晶体管。

这里，常用的酞菁类材料是具有非平面结构的酞菁类材料，例如，酞菁氧钛、酞菁氧钒、氯代酞菁铝、氯代酞菁镓、氯代酞菁铟、酞菁铅等。

本发明以非平面酞菁类材料的多晶薄膜为材料制备高性能的薄膜场效应晶体管，这类器件具有非常优异的性能，场效应迁移率可达10cm²/Vs，开关比大于10⁷，而且性能稳定，比现已报道的场效应材料(如并五苯)具有更加优异的性能，应用前景十分广阔。

附图说明

图1中(a)为非平面酞菁类材料的分子结构；(b)为顶接触薄膜晶体管器件结构示意图；

图2为在烷基三氯硅烷或烷基三烷氧基硅烷修饰的石英片上制备的代表性的非平面酞菁类材料(酞菁氧钛)薄膜的紫外可见近红外吸收光谱图；

图3为在烷基三氯硅烷或烷基三烷氧基硅烷修饰的硅片上制备的代表性的非平面酞菁类材料(酞菁氧钛)薄膜的XRD数据图；

图4在烷基三氯硅烷或烷基三烷氧基硅烷修饰的石英片上制备的代表性的非平面酞菁类材料(酞菁氧钛)薄膜的原子力显微镜照片；

图5为代表性的非平面酞菁类材料(酞菁氧钛)薄膜晶体管的(a)输出特性曲线和(b)转移特性曲线。

具体实施方式

实施例1、制备酞菁类材料多晶薄膜

1)原料的纯化：

将购买的酞菁类材料粗品用梯度升华方法纯化三次。

2)带有二氧化硅绝缘层的低阻硅片的表面自组装修饰：

方法一，将清洗干净的表面带有二氧化硅绝缘层的低阻硅片在100℃真空干燥0.5小时以消除水汽对后续自组装过程的影响，待温度降至室温时，在硅片附近放入一滴烷基三氯硅烷或烷基三烷氧基硅烷，然后将体系在真空条件下升温至120℃，并保温2小时。

方法二，将清洗干净的表面带有二氧化硅绝缘层的低阻硅片浸在含经烷基三氯硅烷或烷基三烷氧基硅烷0.1mM的无水甲苯、正己烷或乙醇溶液中，放置过夜。

其中，带有二氧化硅绝缘层的低阻硅片在清洗过程如下：用纯水，丙酮，浓硫酸和双氧水的混合液，纯水以及乙醇依次进行清洗，以氮气吹干后置于等离子体清洗仪中，在50W功率下用氧等离子体处理5分钟。