[发明专利]一种利用聚乳酸制备树枝形红荧烯晶体薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种利用聚乳酸制备树枝形红荧烯晶体薄膜的方法，步骤包括将诱导剂聚乳酸溶液与红荧烯溶液按一定比例混合均匀，旋涂至衬底基片上形成薄膜，在热处理退火的条件下，聚乳酸作为异质诱导层诱导红荧烯分子有序生长为树枝形薄膜。红荧烯晶体主要包含正交晶系，有利于提高载流子迁移率；树枝形晶体薄膜覆盖率高，实现了晶型可调可控，为有机效应晶体管的制备提供了基础。本发明的热处理退火过程通过调节退火的作用温度与作用时间实现了晶体尺寸与结晶度的调控性。本发明采用溶液旋涂法制备树枝形红荧烯晶体薄膜，相比于传统的真空沉积法操作简单，无需大型设备支撑，更易实现工业化。

技术领域

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体涉及一种利用聚乳酸制备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单一、成本高且工艺复杂等困难，预计短时间内无法突破。与此同时，有机半导体具备可制备大面积器件、成膜技术较丰富且制备工艺简单、成本低等优点，且可通过对其掺杂、修饰，实现制备高度集成、超小尺寸的产品而备受期待与关注。红荧烯即5,6,11,12-四苯基四苯，是常见的有机半导体材料的原料，由于其迁移率高、激子扩散长度长等优点，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。

申请号为201510744112.2的中国发明专利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。按照一定蒸镀沉积速度在SiO₂层上形成红荧烯分析的点状聚集，然后停止一段时间实现分子的自组装排列；接着继续沉积，再停止一段时间实现分子的自组装排列，如此循环多次。实现自组装排列的孔状图案化红荧烯薄膜，红荧烯聚集处为半导体的导电部分，而红荧烯未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，也很难做到对所得晶体形貌及结晶度的精确调控。

申请号为201610030028.9的中国发明专利公开了一种高沸点溶剂调控的树状红荧烯晶体薄膜制备方法，即通过向红荧烯、氯仿中添加一定比例的DMF配制得到红荧烯溶液，然后将红荧烯溶液滴涂于保持一定温度的衬底中间，通过溶剂的缓慢挥发得到树状红荧烯晶体薄膜。该发明通过混入高沸点溶剂DMF，减缓了溶剂的挥发速度，从而达到为红荧烯晶体生长提供充足驱动力的目的，但存在溶液滴涂不均匀和缺乏调控等缺点，导致得到的晶体膜厚不均匀，衬底上的晶体覆盖率低。

申请号为201710171533.X的中国发明专利公开了一种基于溶液加工的均匀离散型绒球状红荧烯生长的方法，即通过向处理干净的Si/SiO₂衬底上滴涂聚苯乙烯溶液，空气环境下低温退火，形成一层退火固化的聚合物诱导层，然后在该层上滴涂红荧烯溶液，低温退火处理固化成膜，最后在四氢呋喃/DMF双溶剂调控和聚苯乙烯诱导层的诱导作用下，红荧烯晶体有序生长成均匀的离散型绒球状晶体。该方法成膜温度低，在一定程度上丰富了红荧烯的晶体类型，但是所制得的晶体薄膜结晶覆盖率较低，且晶体尺寸较小，这些都不利于在实际应用中器件性能的提高。

发光学报2018年第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。实验结果表明控制温度和PVP浓度，得到的红荧烯球晶结晶度高且连续，随着温度升高，球晶尺寸增大。该实验中，PVP作为界面修饰层在一定程度上有利于红荧烯的成膜性，制备得到高结晶度晶体薄膜，但制备得到的薄膜均匀性较差，膜厚不易控制，因此这种方法在顶栅结构器件制备中的利用率较低。