[发明专利]利用纳米压印技术构筑有机液晶分子单晶微米线阵列图案化的方法

说明书

技术领域

本发明一种利用液晶分子相转变特性结合压印构筑周期性、大面积的有机小分子微米线图案化阵列的方法。具体而言，本发明涉及周期性图案化阵列化表面经过刻蚀的疏水模板的制备、自下而上提拉有机小分子薄膜的制备。

背景技术

一维单晶结构的取向性保证应用的均一性，是未来纳米/微米单晶电子应用中的一个重要问题。大多数的电子器件要求一维结构具有良好的取向性，可以精确控制一维单晶材料的位置，以获得预期的性能。目前，半导体器件工业生产中常用的图案化阵列化工艺需要巨大的生产线和超净条件下的大型处理设备。这导致巨大的材料浪费并增加了设备的生产和研发费用。实现材料最低消耗和能源最低使用的制备方法，无疑对于整个社会的可持续发展是至关重要的。

目前，有许多组尝试使用模板辅助物理气相转移方法制备有机小分子微纳单晶结构。但此方法要求材料有较高的热稳定性，普适性低，且制备得到的微纳结构均匀度低，不宜大面积制备，更不适用于柔性基底。

溶液法在图案化阵列化的工艺中有很重要的地位，溶液法不需要大型设备，制备简单便捷，可以实现大面积有序，还可以施加外加应力，使得分子的π-π堆积间距更小，得到质量更高的晶体。同时溶液法对于基底的选择性低，可以在PET、PEN、PI等柔性基底上实现有序晶体的制备。溶液法中的纳米压印法是制备高度有序图案化阵列化快捷的方法，但传统此方法的模板是带有光栅的PDMS，它较软，而且微米线精度调控能力差，图形可选择性低，还存在粘带有机小分子的问题。由此可知，目前存在的压印方法得不到大面积有序的晶体结构，这无疑不利于微米线器件的集成。因此，一种基于压印的大面积有序、单晶的图案化阵列化有机小分子单晶微米线的构筑方法是急需的。本文利用修饰刻蚀后的硬模板，通过模板的疏水效果，压印得到大面积图案化阵列化的微米线单晶结构，对于进一步实现微米线单晶器件集成具有重要的意义。

发明内容

为克服现有压印中无法大面积的不足，本发明的目的在于提供一种利用液晶分子相转变特性结合压印法构筑周期性、大面积的有机小分子单晶微米线图案化阵列的方法，该方法具备操作简单，使用范围广，普适性强，所获得图案化阵列化小分子有机微米线大面积有序、图案可选择性强，操作简便。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种利用液晶分子相转变特性结合压印构筑周期性、大面积的有机小分子单晶微米线图案化阵列的方法，包括以下步骤：

1)光刻：将洗净的基底依次涂光刻胶、光刻图形、显影；

2)RIE刻蚀：将光刻显影后的基底进行刻蚀，然后去胶；

3)疏水修饰：在步骤2)得到的基底上旋涂树脂，然后加热，形成压印模板；

4)压印基底制备：另取一片基底，在其表面提拉一层有机小分子薄膜；

5)压印：将步骤3)所得的模板覆盖在步骤4)得到的压印基底上，然后施加一定压力，加热至所述有机小分子熔点保持一段时间，然后降至室温，即得。

优选的，所述基底为SiO₂/Si片。

优选的，在步骤1)之前还包括将SiO₂/Si片浸入piranha溶液的步骤，所述piranha溶液为浓硫酸：双氧水＝3：1的强氧化性溶液。

优选的，所述SiO₂/Si片中SiO₂层的厚度为1000nm。

优选的，所述光刻胶为正胶。

优选的，所述的RIE刻蚀SiO₂所用的气体为Ar和CHF₃，其比例为3:2。

优选的，所述树脂是一种全氟树脂。

优选的，所述全氟树脂旋涂条件为5000r/min，20s，接着120℃下加热1h。

优选的，所述机小分子薄膜是一种液晶分子薄膜。

优选的，步骤5)中所述加热过程在通风橱中加热板上进行，加热温度为120℃，且施加的压力通过扭矩式压力测试仪控制。

优选的，步骤1)中所述的piranha溶液为浓硫酸：双氧水＝3：1的强氧化性溶液，可将SiO₂表面的有机物氧化掉并大量增加SiO₂表面的羟基数目，增加其浸润性；SiO₂/Si片基底中SiO₂层的厚度为1000nm，清洗溶剂分别为丙酮，乙醇，去离子水，各超声10min。