[发明专利]大尺寸6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法，特别涉及大尺寸6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法。

背景技术

近年来，基于π共轭分子和聚合物半导体的有机场效应晶体管(organic field-effect transistor，OFET)，由于其大面积、低成本的器件制作及良好的柔性等在电子信息领域具有很大的应用潜力，引起人们广泛的研究兴趣。然而，通常用于OFET的有机多晶薄膜内部存在着大量的晶界以及分子排列无序，对电荷传输存在着很大的限制，有机半导体单晶体由于其内部分子排列的高度有序以及不存在晶界，制备出的场效应晶体管具有非常优异性能如高的载流子迁移率，受到研究人员的极大重视。

在众多的π共轭分子中，并五苯是最有应用潜力的有机半导体之一，其场效应晶体管的载流子迁移率已经超过了无定形硅。但由于并五苯难溶于有机溶剂，使得薄膜制备只能通过昂贵的真空热蒸发沉积的方式来获得，而低成本的低温溶液相法对OFET大规模实用化更有吸引力。Anthony等人通过对并五苯分子进行化学修饰，合成了在有机溶剂中具有高溶解度的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(6，13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene(TIPS-PEN))。采用溶液相方法制备的薄膜晶体管具有和并五苯匹敌的器件性能。但TIPS-PEN分子在溶液中成核速率很快，随着溶剂的蒸发分子快速结晶析出，常生长出晶粒尺寸和取向难以控制的多晶。最近Yong-Hoon Kim等将高沸点高表面张力的氯苯与高沸点低表面张力的正十二烷按一定体积比例混合作为溶剂，制备TIPS-PEN溶液。利用两种溶剂沸点和表面张力的差异通过蒸发诱导马朗戈尼流，避免了直接的溶液涂布法常出现的导致厚度不均匀和成膜连续性差的咖啡环效应，该方法结合溶液喷墨打印法制备出了有机微晶阵列。但其通过喷墨打印制备的微晶尺寸小，由于各微晶尺寸及结构取向差别很大使得OFET阵列的器件性能均一性差，对于大面积同性能器件集成存在一定的限制。

为解决现有技术的不足之处，本发明结合两溶剂混合法的思想，同时将薄膜置于密闭的培养皿生长，同时通过控制衬底温度，用以调控培养皿中蒸气压，从而大大的降低了溶剂蒸发速率，使溶质分子有足够的时间结核并贴着衬底慢慢长大在硅片表面长出几毫米大尺寸的TIPS-PEN薄晶体。

发明内容

本发明的目的是提供一种大尺寸6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法。

为实现以上本发明的目的，本发明采用如下的技术方案：

一种大尺寸6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法，包括以下步骤：

1)把高纯的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶于正十二烷与氯苯的混合溶剂中，配成浓度0.2～0.8wt.％的溶液；

2)将处理后的洁净硅片衬底水平放置于培养皿中，并将培养皿放于温度设定为25℃的热台上用以制造恒定的温度T，用移液枪吸取20μL上述浓度的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶液滴在衬底表面，用封口膜将培养皿密封，并将培养皿盖上盖子，随着溶剂的蒸发，溶质在溶液中央贴着衬底成核、慢慢长大并结晶，最后在衬底表面生长出尺寸可达几毫米的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体。

其中，所述步骤1)中正十二烷与氯苯的体积比为1∶2.5。

其中，所述步骤1)中使用的高纯6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯纯度≥99％。

其中，所述配成的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶液浓度为0.4～0.6wt.％，优选为0.6wt.％。

其中，所述步骤2)洁净硅片衬底的处理步骤包括：

1)切取尺寸为1.5cm*1.5cm的表面覆盖有一层二氧化硅的n型掺杂单晶硅基片，用氮气气枪将硅片表面吹净，先加入20mL丙酮将硅片超声清洗7min，再换用同样体积的2-丙醇对硅片再次进行超声清洗，时间为7min，将硅片从2-丙醇中取出，并用气枪硅片表面的2-丙醇及灰尘吹掉；

2)用紫外臭氧清洗机对硅片表面照射15分钟以清除表面残余的有机吸附分子，再将清洁的硅片浸入10mM正辛基三氯硅烷的甲苯溶液中，通过水浴的方式将溶液温度控制在60-70℃，保持15分钟，用来对硅片表面进行化学修饰，在二氧化硅层上形成高疏水性的烷基单分子层。