[发明专利]喷墨打印墨水及其在制备有机半导体单晶膜中的应用

说明书

本发明公开了一种喷墨打印墨水及其在制备有机半导体单晶膜中的应用，喷墨打印墨水由邻二氯苯、异佛尔酮、有机半导体和表面活性剂混合而成，喷墨打印墨水中邻二氯苯和异佛尔酮的体积比为3:1，喷墨打印墨水中有机半导体的浓度为2～3mg/ml，喷墨打印墨水中表面活性剂的浓度为0.1～0.3mg/ml，表面活性剂为全氟辛基磺酸钾。本发明的喷墨打印墨水通过加入表面活性剂控制液滴挥发过程中的表面张力，诱导马拉格尼流动，促使溶质在液滴中心结晶，形成有机半导体单晶膜，有机半导体单晶膜无晶界，缺陷少，制备而成的场效应晶体管性能得到了提高，发现最高迁移率达1.57cm²V^‑1s^‑1。

技术领域

本发明属于喷墨打印技术领域，具体来说涉及一种喷墨打印墨水及其在制备有机半导体单晶膜中的应用。

背景技术

有机半导体单晶是电荷传输的理想结构，由于其长程有序、更少的结构缺陷和更高的迁移率，能够制造高性能光电器件。滴铸、旋涂和浸涂等生长有机半导体单晶的传统方法在实际生产中不能大规模使用。而喷墨打印是一种以液体为材料、数字化、非接触式直接图案化技术，按需喷墨模式更是具有低成本和高效利用材料的优势。过去十年，喷墨打印在应用方面已经有了很大的成就，包括有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、生物传感器和钙钛矿太阳能电池。然而，在通过喷墨打印得到大规模高度有序的有机单晶阵列方面仍然存在一些问题，例如：在液滴挥发过程中，由于咖啡环效应溶质形成环状堆积，形成不连续的环状多晶薄膜，存在晶界和大量的缺陷，不利于载流子的传输，降低器件的性能，例如迁移率、接触电阻等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种喷墨打印墨水。

本发明的另一目的是提供上述喷墨打印墨水在制备有机半导体单晶膜中的应用。

本发明的另一目的是提供喷墨打印墨水制备而成的场效应晶体管。

本发明的另一目的是提供喷墨打印墨水在提高场效应晶体管的迁移率中的应用。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种喷墨打印墨水，由邻二氯苯、异佛尔酮、有机半导体和表面活性剂混合而成，所述喷墨打印墨水中邻二氯苯和异佛尔酮的体积比为3:1，所述喷墨打印墨水中有机半导体的浓度为2～3mg/ml，所述喷墨打印墨水中表面活性剂的浓度为0.1～0.3mg/ml，所述表面活性剂为全氟辛基磺酸钾。

在上述技术方案中，所述有机半导体为C8-BTBT。

上述喷墨打印墨水在制备有机半导体单晶膜中的应用。

在上述技术方案中，使用喷墨打印机在基底上进行喷墨打印，得到有机半导体单晶膜。

在上述技术方案中，所述有机半导体单晶膜的厚度为10～20nm。

在上述技术方案中，所述基底为Si/SiO₂硅片。

在上述技术方案中，所述Si/SiO₂硅片在使用前先后依次用去离子水、丙酮和乙醇超声清洗。

由喷墨打印墨水制备而成的场效应晶体管。

上述喷墨打印墨水在提高场效应晶体管的迁移率中的应用。

在上述技术方案中，用喷墨打印墨水在基底上进行喷墨打印，得到有机半导体单晶膜，将所述有机半导体单晶膜制成场效应晶体管，该场效应晶体管的最高迁移率达1.57cm²V^-1s^-1，平均迁移率0.65cm²V^-1s^-1。