[发明专利]利用共溶剂制备正交晶系树枝形红荧烯晶体薄膜的方法

说明书

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体是利用共溶剂制备正交晶系树枝形红荧烯晶体薄膜的方法，即在热退火条件下，利用共溶法采用聚乳酸诱导红荧烯分子有序生长为树枝形正交晶系薄膜。通过在掺杂氟的SnO₂导电玻璃基片上旋涂溶解于氯仿溶剂的聚乳酸和红荧烯混合溶液，进行热退火处理生长出高质量的树枝状红荧烯正交晶系晶体薄膜。本发明得到的红荧烯树枝状晶覆盖率高，为有机场效应晶体管的制备提供了基础，采用的基底无毒且成本低廉，聚乳酸为生物可降解材料，晶体形貌与结晶度可调可控，制备方法简单新颖，不需要大型设备，易于实施工业化生产。

技术领域

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体是利用共溶剂制备正交晶系树枝形红荧烯晶体薄膜的方法。

背景技术

目前，传统无机光电材料面临着产品较单一、成本较高且工艺复杂等困难、短时间内无法突破等问题。与此同时，有机半导体以其可制备大面积器件，成膜技术较丰富且制备工艺简单，成本更低且可进行掺杂、修饰，实现高度集成、超小尺寸的产品制备而备受期待与关注。红荧烯即5,6,11,12-四苯基四苯，是常见的制造有机半导体材料原料,由于其迁移率高、激子扩散长度长,在发光二极管、场效应晶体管以及太阳能电池等领域应用广泛,其中红荧烯晶体薄膜的制备更利于发展其应用。

2018年，发光学报第39卷第2期148-155页报道了溶液法制备PVP为界面修饰层的红荧烯结晶性薄膜。通过旋涂方法在Si/SiO₂衬底上先沉积一层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为界面修饰层，接着在PVP上滴涂红荧烯溶液后固化烘干，制备红荧烯晶体薄膜，研究了不同PVP浓度和不同成膜温度下界面修饰层对红荧烯表面形貌的影响，分析了红荧烯晶体薄膜的生长机制。实验结果表明:80-140℃及低浓度的PVP条件下能得到结晶度高、连续的红荧烯球晶，并且温度升高时，球晶尺寸变大。该实验中，PVP作为界面修饰层在一定程度上有利于改善红荧烯的成膜性，制备高结晶度的晶体薄膜，但所制备的薄膜均匀性较差，膜厚不容易控制，因此这种方法在顶栅结构器件制备中的利用率较低。

申请号为201510744112.2的中国发明专利《一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法》(申请日为2015.11.06)公开了一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，在真空氛围中，通过在20℃的Si/SiO₂衬底上分别以2nm/min和0.5nm/min的蒸镀速度沉积10nm厚的红荧烯层，通过沉积、停歇5min的五次循环，实现红荧烯薄膜孔状图案化的自组装排列，红荧烯聚集处为半导体的导电沟道部分，而红荧烯不聚集的空洞处是不导电部分。这种方法虽然在一定程度上克服了光刻法对薄膜的破坏，且可通过生长周期和生长速率调控图案化孔洞的尺寸，但该方法不适用于大规模的多样化制备，难以制备高结晶覆盖率的晶体，且对所得晶体的形貌及结晶度也很难做到精确调控。

申请号为201610030028.9的中国专利《一种高沸点调控的树枝状红荧烯晶体薄膜制备的方法》(申请日期为2016.10.18)公布了一种高沸点溶剂调控的树状红荧烯晶体薄膜制备方法，即通过按照红荧烯1mg、氯仿0.5mL和体积比为30％-50％DMF溶剂的配比配制红荧烯溶液，将衬底放置于设定温度为60℃的温度精密电热板上，取100-120微升红荧烯溶液滴涂于衬底中间，通过溶剂的缓慢挥发实现树枝状红荧烯晶体薄膜的制备。该发明通过混入高沸点溶剂DMF减缓溶剂的挥发速度而达到为红荧烯晶体生长提供充足驱动力的目的，简单方便，但它由于溶液滴涂的不均匀性和缺乏调控而容易导致所制得晶体的膜厚不均匀及衬底上的晶体难以达到高覆盖率。