[发明专利]溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法

说明书

本发明公开了有机光电子器件及柔性显示应用技术领域的溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，该方法是首先在基板上采用溶液加工的方法制备出大面积单一取向的有机晶体薄膜，然后再采用真空蒸镀的方法沉积有机半导体材料，完成对取向晶体薄膜间隙的填充和厚度的调控。最终获得大面积高取向全基板覆盖的类单晶薄膜，并且具有大面积均匀和单一取向的特点，解决了薄膜的最佳形貌与最佳厚度不匹配的问题。此种方法制备的有机半导体晶体管薄膜可以用作场效应晶体管，光伏电池和二极管器件的半导体活化层。

技术领域

本发明涉及有机光电子器件及柔性显示应用技术领域，具体为一种溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法。

背景技术

随着薄膜材料及器件等方面的不断发展进步，推动了柔性电子领域的不断发展，如今已取得了许多重大突破。有机场效应晶体管由于具有功耗低、材料来源广泛、可大面积制备等优点而受到了广泛关注，具有广泛的应用前景。有机场效应晶体管是有机集成电路的关键组成部分，同时也是有机电子学的重要研究方向。在过去的几十年间，随着合成及制备方法方面的发展，有机场效应晶体管器件的相关性能参数获得不断提升。目前，随着器件性能的进步，有机场效应晶体管的应用也愈加广泛，可用于柔性逻辑电路、传感器、存储器及用作有机热电材料等领域。

溶液法的操作条件更加简单方便，工艺灵活多样，可以大面积制备薄膜，大幅度节约成本。因此溶液法受到了广泛关注，是实现低成本大面积薄膜制备的一个优良选择。溶液加工方法中采用弯液面引导涂布技术，可以制备出高取向性的，大面积均匀的条带状晶体薄膜，例如浸渍提拉法、区域滴注技术和溶液剪切技术等。但使用这种方法制备的薄膜，在条带与条带之间会存在间隙，不能够完全覆盖基底，影响载流子的传输性能，进而影响到光电器件的整体性能。此外，在保持薄膜高取向性的条件下，薄膜的膜厚较薄，不能够获得制备晶体管器件所需达到的必要膜厚，从而参与运输的载流子数量不足，进而影响器件性能。

而使用真空蒸镀法制备薄膜时，有机分子首先形成分散的岛，之后岛逐渐长大形成晶畴，然后晶畴相互连接形成薄膜。该方法形成的薄膜多为多晶薄膜，具有较高的结晶性，缺点是晶畴之间为随机取向，薄膜整体不具有取向性，而且晶畴之间存在较多的晶界，形成缺陷。晶畴的随机取向和晶界缺陷会对器件的载流子传输能力产生负面影响。

鉴于上述现有技术的不足，本发明提出一种溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，以解决目前的方法溶液加工方法所制备的高取向薄膜，存在间隙、覆盖度低和膜厚不足等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下方案予以实现：

溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，首先采用溶液加工方法，原料为有机半导体溶液，在基板上制备高有序的有机晶体薄膜；然后，将基板移入真空室，以有机半导体材料为膜料进行真空蒸发镀膜，得到有机半导体晶体薄膜。其中，真空蒸发镀膜，将对所得到的薄膜进行覆盖，或者对所得到的薄膜进行间隙填充然后再覆盖，最终形成一定厚度的薄膜。

进一步，如上所述的溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，所述溶液加工方法是指浸渍提拉法、区域滴注法和溶液剪切法中的一种。

进一步，如上所述的溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，所述高有序的有机晶体薄膜是指条带状或者棒状的单一取向的有机晶体薄膜，薄膜内部存在间隙或不存在间隙。

进一步，如上所述的溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，所述有机晶体薄膜中条带状或者棒状的晶体厚度为2-20纳米厚度。

进一步，如上所述的溶液加工与真空蒸镀结合制备有机晶体薄膜的方法，所述有机半导体溶液是指溶质为有机小分子的溶液，或者溶质为聚合物的溶液，或者溶质为有机小分子与聚合物的混合溶液。