[发明专利]一种有机单晶阵列薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种有机单晶阵列薄膜的制备方法，包括：在氧化硅基底上施加聚合物绝缘材料；将氧化硅基底放置在加热装置上，并在70‑100℃下进行加热；向氧化硅基底滴加预先配置的混合溶液直至覆盖整个氧化硅基底，混合溶液为有机半导体小分子材料、有机聚合物以及挥发性有机溶剂的溶液，其中，有机半导体小分子材料和有机聚合物在挥发性有机溶剂中均可溶；待混合溶液在氧化硅基底上的液面开始收缩时，将气流均匀地吹向混合溶液的液面的边缘，以推动混合溶液在三相接触线附近成核结晶，从而在氧化硅基底上获得有机单晶阵列薄膜。本发明方案仅需利用加热以及气流即可在短时间(8‑15s)内制备获得较大面积的有机单晶阵列薄膜。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备领域，尤其涉及一种有机单晶阵列薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，有机小分子半导体材料由于其适用于低成本的器件加工技术，材料来源丰富，可以满足柔性、可穿戴等新器件性能，同时能够与现有的半导体工业相兼容，因此被广泛应用于有机发光二极管、有机太阳能电池、光电探测器和有机场效应晶体管等领域。

有机单晶材料通常晶体尺寸较小，载流子传输具有各向异性，晶体内分子排布长程有序，因此具有高的结晶质量，无缺陷的有机单晶材料是进一步提高有机场效应晶体管器件性能的最佳选择。而阵列薄膜更加有利于器件的集成，为有机小分子半导体集成器件的大规模制备奠定了基础。

目前，制备有机单晶阵列薄膜的方法主要有溶液法和物理气相沉积法，但由于物理气相沉积法对于基底有严格的要求并且需要高温高压等条件，制备成本高，成膜面积小且不适应于大面积卷对卷工业生产的工艺；另外，目前的溶液法也存在一定的限制，由于溶液的不稳定性造成薄膜面积小，且不均匀，耗时长，也不利于工业化大规模应用。

发明内容

本发明的一个目的要解决利用现有技术中的方法制备出的有机单晶阵列薄膜的面积小、不均匀且耗时长的技术问题。

本发明的另一个目的是要提供一种能工业化大规模生产应用的有机单晶阵列薄膜的制备方法。

特别地，本发明提供了一种有机单晶阵列薄膜的制备方法，包括：

在氧化硅基底上施加聚合物绝缘材料；

将所述氧化硅基底放置在加热装置上，并在70-100℃下进行加热；

向所述氧化硅基底滴加预先配置的混合溶液直至覆盖整个所述氧化硅基底，所述混合溶液为有机半导体小分子材料、有机聚合物以及挥发性有机溶剂的溶液，其中，所述有机半导体小分子材料和所述有机聚合物在所述挥发性有机溶剂中均可溶；

待所述混合溶液在所述氧化硅基底上的液面开始收缩时，将气流均匀地吹向所述混合溶液的所述液面的边缘，以推动所述混合溶液在三相接触线附近成核结晶，从而在所述氧化硅基底上获得有机单晶阵列薄膜。

可选地，所述挥发性有机溶剂选择为沸点在范围在150-200℃的有机溶剂。

可选地，所述有机溶剂为1,2-二氯苯、二甲苯、苄醇或环己酮。

可选地，所述有机半导体小分子材料以及所述有机聚合物的浓度比为1:1-2。

可选地，所述有机半导体小分子材料为烷基链取代的二苯并二噻吩系列化合物；

所述有机聚合物为聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。

可选地，所述聚合物绝缘材料为聚苯乙烯。

可选地，所述聚合物绝缘材料的厚度范围为250-350nm。

可选地，所述有机单晶阵列薄膜的面积稍小于或等于所述氧化硅基底的面积。

可选地，所述混合溶液在三相接触线附近成核结晶的时间为8-15s。