[发明专利]一种制备有机半导体分子单晶或无定型物的方法

说明书

本发明涉及单晶制备技术领域，具体是涉及一种制备有机半导体分子单晶或无定型物的方法。所述方法以溶液冻结诱导有机半导体分子的成核与结晶，在溶液的冻结过程中实现溶解的有机半导体分子的结晶，快速有效的制备有机半导体分子的单晶或无定型物。同时，解决传统有机半导体分子单晶制备与培养中难以结晶分子的单晶或无定型物制备问题。所述方法首次实现极低溶液浓度下有机半导体分子单晶或无定型物的获取；还解决了高浓度下由于有机半导体分子的聚集过快而导致的单晶形成不易控制、易形成多晶，孪晶等问题。所述方法适用范围广，对于现有的有机半导体分子均适用。

本申请要求2018年10月30日向中国国家知识产权局提交的专利申请号为2018112792071，发明名称为“一种制备与培养有机半导体分子的单晶的方法”的在先申请的优先权，该在先申请的全文通过引用的方式结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及单晶或无定型物的制备技术领域，具体是涉及一种利用溶液冻结诱导有机半导体分子结晶或形成无定型物的方法，该方法适用于任何能溶解于溶剂的有机半导体分子的单晶或无定型物的制备。

背景技术

有机半导体分子是指电导率介于有机绝缘体和有机导体之间的一类有机化合物。主要是一类包含π共轭结构的有机小分子和聚合物。相比于无机半导体材料，有机半导体材料的分子结构多样易变，制备器件工艺简单且可以大面积制备，此外所制备有机半导体器件具有柔性，且具备光电一体的优势。在近几十年里，有机半导体材料在有机太阳能电池，发光二极管，场效应晶体管等方面取得了显著地进展。目前常见的器件制备方法有真空镀膜成膜方法或旋涂成膜方法，该方法无法高效制备结构单一的有机半导体单晶材料或无定型材料。有机半导体单晶材料的分子排布有序，杂质含量极低，具有较高的电子迁移率以及较高的热稳定性，为研究分子间相互作用力，分子排列方式对固态发光效率，载流子迁移率等物理性质的影响规律提供了理想的模型体系；有机半导体无定型材料的长程无序结构状态可以实现光电器件的特定功能。

目前，获取特定结构状态的有机半导体单晶或无定型材料的方法被广泛研究，常用的方法有溶剂缓慢挥发法、降温法、液相扩散法和气相扩散法等。但是上述方法普遍存在材料成核与生长可控性差、容易产生多晶、孪晶以及晶体-无定型固体混合物等问题，因此高效制备高纯度有机半导体单晶或无定型材料依旧是一项巨大的挑战，对基础研究及工业生产具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术在有机半导体分子的单晶或无定型物的制备方法上的不足，本发明旨在提供一种利用有机半导体分子溶液的冻结和任选地熟化来控制有机半导体分子的供给和聚集速率从而制备有机半导体分子单晶或无定型物的方法；本发明首次通过冻结溶液的方式实现对有机半导体分子的单晶或无定型物的可控制备，即通过控制有机半导体分子溶液的冻结和任选地熟化过程，实现对有机半导体分子供给速率和聚集速率的调控，从而调控有机半导体分子是否可以成核结晶及其晶体生长情况，实现高效制备有机半导体分子的单晶或无定型物。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种制备有机半导体分子的单晶或无定型物的方法，所述方法包括如下步骤：

(a1)配制有机半导体分子的溶液，其中，配制所述溶液的溶剂为可冻结的溶剂；

(a2)对步骤(a1)的有机半导体分子的溶液进行冻结，任选地熟化，制备得到含有有机半导体分子的单晶或无定型物和冻结态溶剂的混合体系；任选地，

(a3)从步骤(a2)的混合体系中分离得到有机半导体分子的单晶或无定型物。

本发明中，所述可冻结的溶剂是指可在一定温度、一定压力下，形成固态的溶剂。

本发明中，所述有机半导体分子包括但不限于有机物类半导体分子、聚合物类半导体分子和给体-受体络合物类半导体分子中的一种或多种。

本发明中，所述有机半导体分子在溶剂中的溶解度为易溶、可溶、微溶或难溶。