[发明专利]一种提高PEDOT:PSS薄膜物理性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机光电子领域，涉及提高有机高分子聚合物PEDOT:PSS物理性能的方法，具体涉及一种提高有机高分子聚合物PEDDOT:PSS薄膜的功函数及导电性的方法。

背景技术

功函数在固体物理中被定义成：把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需要的最少的能量。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。金属的功函数表示为一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小能量。功函数的大小标志着电子在金属中束缚的强弱，功函数越大，电子越不容易离开金属。一般将功函数按照电子能量的来源，或者说是电子受激发的方式将功函数分为“热功函数”和“光电功函数”。当电子从热能中吸收能量，激发到达表面我们称之为热功函数。当电子从光子中吸收能量，激发到达表面时我们称之为光电功函数。在电子工程里面，功函数对设计“肖特基二极管”或“发光二极管”中“金属-半导体结”以及“真空管”非常重要。

功函数的具体作用：

1)当金属与半导体接触，金属与半导体之间功函数差相对很小时(同时半导体有高浓度的杂质)，也就是说接触面势垒很窄的情况下，形成欧姆接触。

2)当半导体与金属功函数相差较多，形成势垒，在金属-半导体接触面形成势垒结，形成肖特基二极管的结构基础。

3)金半接触金属电子激发到达半导体晶体，激发半导体可发出各种可见光，根据此原理可以制成各种发光二极管，而这里面的激发原理也是与功函数分不开的。

4)在MOS晶体管中调节阈值电压，也就是说若要改变MOS晶体管的阈值电压，可以通过改变栅极金属-半导体功函数实现。

目前有机高分子聚合物电子器件由于可能在有机发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池中得到应用而受到广泛关注。而其中最有希望得到广泛应用的高分子聚合物是PEDOT:PSS，它作为PN结的P型材料，其多数载流子为空穴。如果它的功函数及导电性能可以调节，那么该导电聚合物会得到更多的应用。

发明内容

本发明的目的是提高有机高分子聚合物PEDOT:PSS的功函数及导电性，便于有机高分子聚合物PEDOT:PSS在二极管和其他一些器件的设计中得到更多的应用。

为了达到上述目的，本发明所提供的技术方案包括以下步骤：

1)在基底上附着一层PEDOT:PSS薄膜；

2)烘烤沾有PEDOT:PSS薄膜的基底；

3)将烘烤后的基底置于真空腔室中；

4)用紫外线持续照射基底上的PEDOT:PSS薄膜。

步骤1)中，所述基底包括ITO玻璃及单晶硅片，其中ITO玻璃代表的是一类导电且不与PEDOT:PSS发生反应的材料；单晶硅片上有一层氧化物，它代表的是一类绝缘物质，表面光滑，具有这类性质的物质都可以作为基底。

步骤1)中，可通过甩制、脉冲激光沉积和磁控溅射等方法将PEDOT:PSS薄膜附着到基底材料上。采用甩制法时，匀胶机的转速设为3000～5000r/min，保持时间15～25s。

步骤1)中，PEDOT:PSS薄膜的厚度为35nm～55nm。

步骤2)中，烘烤PEDOT:PSS薄膜的温度为140℃～180℃，烘烤时间为15～25min。

步骤3)中，所述真空腔室的真空度至少为3×10^-4Pa。

步骤4)中，所述紫外线波长为250nm～260nm，持续照射时间至少为21h。

对紫外线持续照射的PEDOT:PSS薄膜进行光电发射光谱学(PES)测量，以检测紫外线持续照射对PEDOT:PSS薄膜功函数的影响，测量结果显示，与未经任何处理的有机高分子聚合物PEDPT:PSS薄膜相比，用波长为250～260nm的紫外线持续照射处于真空度至少为3×10^-4Pa的真空腔室中的PEDOT:PSS薄膜至少21h，能够提高有机高分子聚合物PEDOT:PSS薄膜的功函数。

对紫外线持续照射的PEDOT:PSS薄膜利用双通道数字源表设备进行水平测量及垂直测量，以检测紫外线持续照射对PEDOT:PSS薄膜导电性的影响，测量结果显示，无论是水平测量还是垂直测量，用波长为250～260nm的紫外线持续照射处于真空度至少为3×10^-4Pa的真空腔室中的PEDOT:PSS薄膜至少21h，均能够提高有机高分子聚合物PEDOT:PSS的导电性。

由此可见，利用波长为250nm～260nm紫外线照射这种方法能同时提高PEDOT:PSS薄膜的功函数和导电性能。