[发明专利]超薄晶态连续有机半导体薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超薄晶态连续有机半导体薄膜及其制备方法和应用，制备方法包括：将10～20μl半导体溶液滴加至第一基液中，静置，得到第二基液，将PTS修饰载体垂直插入第二基液中，再以5～10um/s的速度将PTS修饰载体向上垂直提拉，在PTS修饰载体的表面获得超薄晶态连续有机半导体薄膜，其中，半导体溶液为半导体和有机溶剂的混合物，半导体溶液中半导体的浓度为0.5～1mg/mL，第一基液为四丁基溴化铵和水的混合物，第一基液中四丁基溴化铵的浓度为8～10mg/mL，有机溶剂为甲苯或氯苯。本发明运用较少的有机半导体生成了大面积连续半导体薄膜，可以应用到大面积集成电路的制备。

技术领域

本发明属于有机半导体技术领域，具体来说涉及一种超薄晶态连续有机半导体薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

二维有机单晶半导体薄膜结合了易于溶液法制备，具有柔性、有机材料结构可设计、有机材料容易溶解、较少的电荷缺陷以及较高的光电学性能等多方面的优点，制备的有机单晶半导体薄膜在有机场效应晶体管，有机发光二极管，有机光电二极管，有机场效应波导器，有机忆阻器等领域均有着重要的作用。

浸渍提拉法是一种生长二维晶体薄膜的方法，它具有应用广泛、价格低廉、操作简单、生长晶体速度可控以及可以在三维衬底上生长有机单晶等优点。基于这些优点浸渍提拉法生长晶体薄膜得到了广泛的应用。但是到目前为止，使用浸渍提拉法生长连续的二维半导体薄膜还存在着一些问题，具体体现如下：首先，在浸渍提拉的过程中需要使用大量含有有机小分子溶质的有机溶液，有机小分子可能存在制备量少或是价格昂贵等问题，因此会造成有机小分子的浪费。其次，提拉过程中易生长出条带或是树枝状晶体。条纹状薄膜具有一定的方向性，若在此薄膜上构筑集成电路需要考虑到薄膜的各向异性，因此在条带或树枝状薄膜上很难构筑大面积集成电路。

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超薄晶态连续有机半导体薄膜的制备方法，该制备方法以水为基底溶液滴加少量半导体溶液即双相提拉制备超薄晶态连续有机半导体薄膜，即将含有少量半导体的半导体溶液滴加到含有表面活性剂的水表面，静置一段时间后，控制提拉机的提拉速度将载体提拉出来，进而诱导有机小分子在载体表面生长成大面积连续的有机半导体薄膜。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种超薄晶态连续有机半导体薄膜的制备方法，包括：将10～20μl半导体溶液滴加至第一基液中，静置8～9min，得到第二基液，将PTS修饰载体垂直插入所述第二基液中，再以5～10um/s的速度将所述PTS修饰载体向上垂直提拉至所述PTS修饰载体从所述第二基液中移出，在所述PTS修饰载体的表面获得所述超薄晶态连续有机半导体薄膜，其中，所述半导体溶液为半导体和有机溶剂的混合物，所述半导体溶液中半导体的浓度为0.5～1mg/mL，所述第一基液为四丁基溴化铵(TBAB)和水的混合物，所述第一基液中四丁基溴化铵的浓度为8～10mg/mL，有机溶剂为甲苯或氯苯。

在上述技术方案中，按体积份数计，所述半导体溶液和第一基液的比为1:(500～1000)。

在上述技术方案中，所述半导体为二己基取代-2,6-二苯基蒽(C6-DPA)或苝。

在上述技术方案中，所述PTS修饰载体的获得方法，包括步骤1)～2)：

1)在0.3～0.4mbar的真空度下对载体等离子体处理10～15min；

在所述步骤1)，所述载体为硅片。

在所述步骤1)，用等离子机对载体进行等离子体处理，对载体等离子体处理时所述等离子机的功率为75～85W。

在所述步骤1)，实现所述真空度的方法为：将等离子机用于放置所述载体的样品仓抽至真空，再向所述样品仓内通入氧气直至该样品仓内的真空度为0.3～0.4mbar。