[发明专利]一种改变六苯并蔻类盘状液晶分子取向的方法

说明书

本发明公开了一种改变六苯并蔻类盘状液晶分子取向的方法，通过采用模板水热法制备垂直结构的、有序的ZnO纳米棒阵列，纳米棒间隔为80~150nm，将其作为六苯并蔻类盘状液晶分子的取向衬底，六苯并蔻类盘状液晶通过滴膜法沉积到ZnO纳米棒阵列衬底上，同时衬底加热到40℃以上，静置10min以上等待溶剂挥发，形成ZnO/六苯并蔻类盘状液晶复合薄膜，以此实现ZnO/六苯并蔻类盘状液晶复合膜层中盘状液晶分子取向呈现分子面朝上的垂直取向，无需外加电场或精确控制温度，取向方法简单，而且可以在短时间内形成质量较好的均一膜层，促进六苯并蔻类盘状有机分子在OLED、OPV电子器件方面的运用。

技术领域

本发明涉及液晶分子的表面诱导取向，特别是一种改变六苯并蔻类盘状液晶分子取向的方法。

背景技术

盘状液晶分子具有平面或者接近平面的刚性芳香内核结构，刚性芳香内核中心具有较大的共轭π键，由于此类共轭π键具有较多的电子云富集，盘状液晶分子之间可以通过电子云的相互作用自组装成柱状结构，在柱状结构内部电子云的重叠可以形成一维导电通道，电子在沿此一维导电通道上传输具有较高的迁移速率。

通常情况下，大部分盘状液晶分子自组装形成柱状时，倾向于沿着衬底表面形成边朝上（edge-on）的分子取向，此时电荷的传输方向为平行于衬底的方向（如图1所示）。为了进一步利用盘状液晶分子电荷迁移率较高的优点，并且将其运用于发光器件（OLED）、太阳能电池（OPV）等电子器件的制作，需要对其柱状排列的分子取向进行改变，形成面朝上（face-on）的分子取向，此时盘状有机分子自组装形成的一维导电通道为垂直于衬底的方向（如图2所示）。

现有的盘状有机分子取向技术是通过外加电场或精确控制热处理温度的方法来实现分子面朝上的垂直取向，主要有以下缺点：

1、需要对盘状液晶分子薄膜层外加较高的电场来实现垂直取向，并且随着盘状液晶分子薄膜层厚度的增加，其外加电场的需求增高，形成垂直取向的效果也逐渐下降；

2、需要控制盘状液晶分子薄膜层的温度来实现垂直取向，实现过程中需要在较宽的范围内对温度进行精确调整，限制了盘状液晶材料的应用范围；

3、需要耗费较长的时间来实现大面积的均一膜层。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种简便快捷的、成膜质量好的改变六苯并蔻类盘状液晶分子取向的方法，利用垂直方向的、有序的ZnO纳米棒阵列与六苯并蔻类盘状液晶分子进行复合，然后采用热处理，使得六苯并蔻类盘状液晶分子出现面朝上（face-on）的垂直取向结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种改变六苯并蔻类盘状液晶分子取向的方法，步骤如下：

（1）用氮化镓（GaN）作为衬底，分别采用丙酮、异丙醇、去离子水对所述衬底进行超声清洗，每次清洗时间15min，然后用氮气清理所述衬底表面；

（2）采用磁控溅射方法在所述衬底表面沉积ZnO薄膜，靶材为99.9%锌靶，衬底温度200℃，氧气流量2sccm，射频功率150W，溅射时间20min，即制得ZnO薄膜衬底；

（3）将所述ZnO薄膜衬底放入马弗炉中，400℃高温退火25min，然后在所述ZnO薄膜上旋涂厚度为70nm的PMMA薄膜，放入真空干燥箱中150℃干燥20min；

（4）采用电子束光刻系统对所述PMMA薄膜进行曝光，刻蚀图案为排列整齐的圆点，所述圆点的直径为30nm，所述圆点之间的间隔为80-150nm，然后采用20%异丙醇和80%甲基异丁酮的混合溶剂进行显影1min；