[发明专利]一种石墨烯量子点化学活性诱导生长红荧烯薄膜的方法

说明书

本发明是一种石墨烯量子点化学活性诱导生长红荧烯薄膜的方法，利用石墨烯量子点表面效应的高化学活性横向诱导红荧烯晶体生长的方法。在SiO₂衬底（3）制备石墨烯量子点（1）诱导层，红荧烯分子（2）在石墨烯量子点（1）诱导下沿石墨烯量子点（1）边缘生长。其中石墨烯量子点（1）采用溶剂热法将改进Hummers法制备的氧化石墨烯置于220ºC高温高压反应釜中进行切割，再将石墨烯量子（1）点溶于乙醇中旋涂于SiO₂衬底上进行烘干，石墨烯量子点（1）呈点状分布，接着红荧烯分子（2）沿着石墨烯量子点（1）边缘横向生长，逐渐铺满整个衬底，形成有序、均匀的红荧烯薄膜。该方法利于实现红荧烯的结晶性生长形成高有序的薄膜。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯量子点化学活性诱导生长红荧烯薄膜的方法，属于有机半导体材料成膜技术领域。

背景技术

有机薄膜晶体管是以有机半导体材料作为有源层，与无机半导体器件比其具有价格低廉、柔性特征、工艺简单等优点，广泛应用到平板显示、柔性显示、薄膜太阳能电池、头盔设备等电子领域。其中有机小分子材料红荧烯倍受关注，单晶红荧烯的场效应迁移率可达40 cm²/V•s，但是红荧烯在固态下倾向于无规则排列，难以通过溶液加工和真空蒸镀方法制备出高有序的红荧烯薄膜，而制备出高有序的有机薄膜是决定器件性能的关键。红荧烯生长是一个复杂的平衡过程，受衬底结构、温度、晶格匹配、沉积速度等因素的影响，目前多采用在红荧烯与衬底之间引入诱导层、缓冲层或通过退火等手段来提高红荧烯生长质量。

本发明是一种石墨烯量子点化学活性诱导生长红荧烯薄膜的方法，引入石墨烯量子点作为化学活性的横向诱导层来提高红荧烯分子的有序生长。石墨烯是碳原子以sp2杂化排列成蜂窝状六角平面晶体结构，厚度仅有一个原子层大小，在电学、力学、和热学具有优异的性能。当材料尺寸达到量子级别时引起表面效应，即纳米粒子的表面原子数与粒子总原子数之比随粒径变小而急剧增大后引起性质上的变化。由于纳米粒子表面原子急剧增多，从而引起表面原子配位数不足和高的表面能，这些原子容易与其他原子结合稳定下来。石墨烯在形成二维平面结构相对容易在二维方向上达到量子级别的石墨烯量子点后，石墨烯量子点的表面具有高化学活性可以横向诱导红荧烯分子生长。

发明内容

本发明是一种石墨烯量子点化学活性诱导生长红荧烯薄膜的方法，由石墨烯量子点表面效应引起表面配位数不足及高的表面能来横向诱导红荧烯分子的有序生长。其中，采用溶剂热法将改进Hummers法制备的氧化石墨烯置于220 ºC高温高压反应釜中进行切割获得石墨烯量子点。将石墨烯量子点（1）溶于乙醇溶液中，利用采用旋涂方法将石墨烯量子点涂布在二氧化硅衬底（3）上，在前转速为800 rpm下旋涂6 s，接着在后转速2600 rpm下旋涂45 s，置于60℃烘箱中1.0 h，形成点状分布的石墨烯量子点（1）横向诱导层，经高温切割获得的石墨烯量子点表面和边缘有很多不饱和的羟基、羰基、环氧基、及碳碳断键的高活性官能团为化学活性点。石墨烯量子点直径为30-50 nm，石墨烯量子点间距为50-100 nm。

将带有均匀规则分布的石墨烯量子点的二氧化硅衬底（3）放于真空蒸镀设备中，在6×10^-4 Pa真空环境中慢速蒸镀红荧烯分子，衬底温度为70 ºC，蒸镀速度为0.5-1 Å/min，蒸镀厚度20 nm的红荧烯薄膜，如图1，红荧烯分子（2）沿着高化学活性石墨烯量子点边缘生长有序生长，逐渐铺面整个衬底，形成有序、均匀的红荧烯薄膜。

附图说明：

图1为石墨烯量子点化学活性诱导生长的红荧烯薄膜示意图。

具体实施方式

1. 石墨烯量子点的制备，取上述胶装氧化石墨烯4 ml倒入50 ml 反应釜中，并加入30 ml 二甲基甲酰胺（DMF），将反应釜置于马弗炉中220℃保持3小时，之后将反应液进行过滤，滤芯直径为0.45 µm。