[发明专利]一种金属酞菁薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属酞菁薄膜制备技术，尤其是一种具有高导电性、柔性、低成本的金属酞菁薄膜及其制备方法。

背景技术

金属酞菁化合物具有较高的热稳定性、良好的化学稳定性、优良的电子传输和发光性能，被广泛地应用在有机电子器件中。由于金属酞菁化合物具有低的溶解度、差的溶液化加工能力的特点，人们多采用真空沉积的方法来制备金属酞菁薄膜。尽管上述方法所得到的薄膜致密、平整、均匀，利于载流子的传输及高性能器件的制备，但是该方法制备的薄膜尺寸有限、柔性较差，同时上述方法所需设备比较昂贵、制备周期较长、材料利用率较低、制备环境要求苛刻。因此，真空沉积方法很难满足低成本、柔性金属酞菁薄膜的制备。

金属酞菁化合物具有大的共轭分子结构，易于通过非共价键的作用自组装成纳米晶及由纳米晶组装成薄膜。虽然金属酞菁化合物可以利用成本低廉、条件温和的液相自组装的方法形成一维纳米晶或由一维纳米晶组成的薄膜，避免真空沉积方法中存在的制备周期较长、材料利用率较低、制备环境要求苛刻等问题。但是，金属酞菁溶解度比较低，单一溶液液相组装只能实现局部成膜，且薄膜质量较差，因此上述制备方法也不适用于大面积、高质量金属酞菁薄膜的制备。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种金属酞菁薄膜及其制备方法，既结合金属酞菁化合物易于形成一维纳米结构的优势，在成膜剂辅助下一维纳米结构相互交联形成网状结构。确保了金属酞菁薄膜具有高导电性、柔性等特征，又能解决现有技术存在的问题。

本发明提供这种金属酞菁薄膜的制备方法，包括如下步骤：将金属酞菁化合物、有机溶剂与成膜剂充分混和配制成混合溶液；然后将所述混合溶液转移到惰性衬底上并进行退火处理。

其中，所述金属酞菁化合物在所述混合溶液中的浓度为0.01～6mg/ml，成膜剂在所述混合溶液中的浓度为0.1-50mg/ml。

具体地说，所述成膜剂为可溶于有机溶剂的绝缘高分子聚合物或半导体高分子聚合物中的一种或多种。不同性质的成膜剂可通过调节与金属酞菁化合物的比例制作不同性能的金属酞菁薄膜，也能解决金属酞菁化合物因溶解度不高而成膜效果差的问题。

其中，所述的金属酞菁化合物是酞菁铜、酞菁镍、酞菁钴、酞菁锌、酞菁铝、酞菁锡、酞菁镁、酞菁铁、酞菁钒中的一种或多种。

所述的有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、氯苯、间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、对二氯苯、间二氯苯、邻二氯苯等中的一种或多种。

进一步地，所述混合溶液的转移方法为滴膜、旋涂、浸泡、辊涂、电纺丝、凹版印刷、气溶胶喷印、喷墨打印、丝网印刷中的一种。

所述退火处理可采用多种处理方式，可以是常温退火、加热退火、低压退火、惰性气体氛围中退火及溶剂蒸汽中退火的一种或多种。

所述的惰性衬底的制作材料为二氧化硅、硅、玻璃、石英、铜、聚酰亚胺、聚醚砜树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的一种。

本发明还提供这种金属酞菁薄膜结构，是由金属酞菁化合物的一维纳米结构相互交联成网状并分散在成膜剂中形成的；所述一维纳米结构及其相互交联成网状是通过金属酞菁化合物的分子间作用力形成的。这种一维纳米结构相互交联后显示出良好的柔韧性、导电性。

其中，所述金属酞菁化合物与所述成膜剂的质量比为0.1～60∶1～500。

其中，所述成膜剂为可溶于有机溶剂的绝缘高分子聚合物或半导体高分子聚合物中的一种或多种。这些不同类型的高分子聚合物材料可以赋予所述金属酞菁薄膜不同的性质。

所述的金属酞菁化合物是酞菁铜、酞菁镍、酞菁钴、酞菁锌、酞菁铝、酞菁锡、酞菁镁、酞菁铁、酞菁钒中的一种或多种。

本发明提供的金属酞菁薄膜，是由一维纳米结构相互交联并分散在成膜剂中形成的。这种结构保留了金属酞菁化合物纳米结构柔性、高导电性优势及聚合物易成膜特性，又解决了金属酞菁化合物由于溶解性低引起的溶液化加工能力差、成膜质量差的问题。此外，本发明方法与印刷电子加工方法如喷墨打印、气溶胶喷印等相兼容，易于实现大批量、低成本、均匀薄膜的制备，同时又避免了常规制备方法如热蒸发过程中，超作复杂、制备周期长、药品利用率低、不易大面积制备等问题，这为拓展金属酞菁在有机电子器件中的应用具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明金属酞菁薄膜的制备流程图。

图2是本发明实施例1酞菁铜薄膜的光学显微镜图。

图3是本发明实施例1酞菁铜薄膜的电流-电压响应图。

图4是本发明实施例1酞菁铜薄膜的晶体管输出特性图。