[发明专利]利用毛笔制备有机半导体单晶微纳线阵列的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机电子学领域,涉及一种利用毛笔制备有机半导体单晶微纳线阵列的方法。

背景技术

有机单晶微纳线阵列不仅具有单晶的优势，无晶界和高密度的结构缺陷，利于获得高性能的器件(Advanced Functional Materials2013,23,4776；AIP Conference Proceedings2014,1576,42；Scientific Reports 2013,3,3248；Nanotechnology2013,24,355201；Journal ofMaterials Chemistry C,2014,2,1314)；更重要的是可以实现半导体的图案化，可与图案化电极相结合，实现高效的、高集成度的有机电子器件的制备(Science Bulletin 2015,60,1122；Nanoscale 2014,6,1323；ACSApplied Materials&Interfaces 2013,5,5757)。并且在场效应晶体管(Nature Nanotechnology 2013,8,329；Nano Research2013,6,381；Journal ofMaterials Chemistry2012,22,3192；Nature Communications 2013,4,1773)、光电探测器(Nanotechnology 2013,24,355201；ACSApplied Materials&Interfaces 2013,5,12288)、逻辑电路(Advanced Functional Materials2013,23,4776)、传感器(Scientific Reports 2013,3,3248)等方面有广泛的应用前景。液相法制备有机单晶微纳线阵列，具有生产成本低、生长周期短、材料利用率高等特点，成为目前有机电子学的研究热点和重点，为实现大面积制备可植入、可穿戴的柔性电子器件提供了广阔的应用前景(Israel Journal of Chemistry 2013,53,1；Nature Communications 2012,3,1259；ACS Applied Mateials&Interfaces 2013,5,10696)。

液相法制备有机单晶微纳线阵列主要有三种方法：提拉法、区域浇铸法和滴注法。提拉法(Langmuir 2010,26,1130；Advanced Functional Materials 2012,22,1005)和区域浇铸法(Physical Chemistry Chemical Physics 2013,15,14396)这两种方法都需要昂贵的精密仪器，才可精确的控制提拉速度和浇铸量，进而获得大面积的微纳线阵列。这两种方法不仅对仪器设备要求极高，而且晶体的质量很容易受周围环境湿度、蒸汽压等影响，进而影响阵列的质量。滴注法是最常见的方法，不需要昂贵的仪器。这种方法是将有机材料溶入易挥发的有机溶剂中，然后将配好的溶液滴在目标衬底上即可(Nanoscale 2014,6,1323；Synthetic Metals 2014,198,248)。由于溶剂蒸发诱导的液滴收缩与由溶液与衬底的界面相互作用所引起的接触线钉扎形成竞争，使得晶体在溶剂蒸发的方向形成(Langmuir 2005,21,3972)。虽然这种方法简单易行，但是目前报道的滴注法生长的微纳线阵列的成功率低；覆盖面积小；微纳线的方向和位置不可控(Langmuir 2010,26,1130；Nanoscale 2014,6,1323；Synthetic Metals 2014,198,248)。除此之外，由于溶液铺开面积较小，单位面积的衬底上溶液的重力作用较大，不容易在任意形状的柔性或曲面衬底上生长微纳线阵列等，限制其在可植入、可穿戴的柔性电子方面的应用。因此需要对传统的滴注法进行改进，发明一种新的液相法，既简单易操作、成功率高、覆盖面积大，还可以控制微纳线的位置和方向，同时可在任意形状的柔性或曲面衬底上生长有机单晶微纳线阵列。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用毛笔制备有机半导体单晶微纳线阵列的方法。

本发明提供的制备单晶阵列的方法，包括如下步骤：

1)将有机半导体材料溶于溶剂中，得到有机半导体材料的溶液；

2)将衬底进行等离子处理后，用毛笔蘸取步骤1)所得有机半导体材料的溶液，涂覆在等离子处理后的衬底上的待涂覆处，再抬起毛笔离开所述待涂覆处，待所述溶剂挥发后，得到所述单晶阵列。

上述方法的步骤1)中，有机半导体材料为TCNQ或DBTTF；