[发明专利]一种有机自支撑单晶膜、其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种有机自支撑单晶膜、其制备方法与应用。所述有机自支撑单晶膜由大尺寸二维片状有机半导体单晶组成。所述制备方法包括：提供由有机半导体溶液与两种离子液体组成的“三明治”结构，所述第一离子液体与有机半导体溶液不相溶、第二离子液体与有机半导体溶液微溶，且第一离子液体密度大于有机半导体溶液的密度、第二离子液体密度小于有机半导体溶液的密度；以有机半导体溶液中的溶剂和第二离子液体进行缓慢溶解，且该溶剂穿透第二离子液体挥发，从而使有机半导体材料在两种离子液体中间缓慢自组装形成有机自支撑单晶膜。本发明的有机自支撑单晶膜具有可溶液化制备、大尺寸二维单晶、高灵敏性等特征，且制备方法操作简单。

技术领域

本发明涉及一种自支撑膜，具体涉及一种大尺寸二维片状单晶有机自支撑膜、其制备方法与应用，属于有机光电材料技术领域。

背景技术

有机半导体具有丰富的材料来源和特有的材料特性，近年来受到了广泛的关注。首先，有机半导体材料因其在特殊有机溶剂中具有一定的溶解性，使得其可以利用溶液法制备成膜，从而降低成本并能实现大面积制备。除此之外，有机半导体材料良好的柔性和透光性使其在可折叠、轻质量等柔性电子领域中具有广阔的应用前景。

制备半导体薄膜的方法分为气相法和液相法。气相法因其具有广泛性和可制备高质量有机单晶而深受欢迎，但工艺设备复杂，成本较高，且温度较高难以与柔性衬底兼容。目前在工业应用中，更多的是使用液相法。相比气相法而言，溶液生长法简单快捷，可实现在柔性衬底上的大规模制备，降低成本，因此具有更广泛的应用前景。然而无论是气相法还是液相法，在对薄膜进行转移的过程中，薄膜的结构和性能往往会被破坏。另外，虽然二维片状单晶的制备已屡见不鲜，但是尺寸偏小。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种有机自支撑单晶膜、其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种有机自支撑单晶膜的制备方法，其包括：

提供由有机半导体溶液与两种离子液体组成的“三明治”结构，所述第一离子液体与有机半导体溶液不相溶、第二离子液体与有机半导体溶液微溶，且第一离子液体的密度大于有机半导体溶液的密度、第二离子液体的密度小于有机半导体溶液的密度；

以有机半导体溶液中的溶剂和第二离子液体进行缓慢的溶解，且有机半导体溶液中的溶剂穿透第二离子液体挥发，从而使有机半导体材料在两种离子液体中间缓慢自组装形成有机自支撑单晶膜。

在一较佳实施方案之中，所述制备方法包括：

将第一离子液体施加于容器中形成第一层液膜；

将有机半导体材料溶于有机溶剂中形成有机半导体溶液；

将所述有机半导体溶液施加于第一离子液体表面形成第二层液膜；

在所述第二层液膜表面施加第二离子液体形成第三层液膜，构成“三明治”结构，置于真空干燥箱中，使得形成所述第二层液膜的有机半导体溶液中的有机溶剂与形成所述第三层液膜的第二离子液体进行缓慢的溶解，且有机半导体溶液中的有机溶剂穿透第二离子液体挥发，从而获得具有大尺寸二维片状有机半导体单晶的有机自支撑单晶膜。

优选的，所述有机半导体材料包括蒽类化合物、苯醌类化合物、金属卟啉化合物、金属酞菁化合物、苝酰亚胺和/或苝酰亚胺衍生物和噻吩和/或噻吩衍生物中的任意一种或两种以上的组合。

进一步的，所述有机半导体溶液中的溶剂包括氯仿、二氯甲烷、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯中的任意一种或两种以上的组合。

进一步的，所述两种离子液体包括能溶于水和/或醇的离子液体。