[发明专利]一种有机功能薄膜/超薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及功能材料薄膜领域，公开了一种有机功能薄膜/超薄膜及其制备方法和应用。本发明的有机功能薄膜/超薄膜包括预处理基材和沉积在所述预处理基材上的有机功能材料，所述有机功能材料均匀沉积成有机功能薄膜，所述预处理基材的静态接触角小于65°。本发明的有机功能薄膜/超薄膜是利用有机气氛诱导气液界面间的马拉格尼效应来控制液膜的定向流动最终在预处理的基材上定向沉积成膜。本发明提供了一种非接触式方案可制备大面积功能薄膜，同时实现薄膜形貌和厚度的精确控制制备。

技术领域

本发明涉及有机功能材料薄膜领域，具体地，涉及一种有机薄膜/超薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

有机光电材料在有机发光二极管（OLED），有机场效应晶体管（OFET），太阳能电池（OPV），传感器，光电探测器以及许多其他器件中具有广泛应用，因此受到科学界与工业界的广泛关注。相较于无机材料，有机材料具有柔性、大面积和低成本制造等多种优势。高质量有机功能薄膜对制备高性能光电器件至关重要。

目前，有机功能薄膜制备主要分为两种方法：气相法与溶液法。气相法通常需要高真空条件和较长的生长时间，且适用于气相沉积的半导体种类有限；溶液法是一种简便、适用于多种材料和大面积加工的技术，常见方法包括滴涂、旋涂、刮涂和浸渍提拉法等。滴涂是最简单的制膜方法之一，只需将溶液滴在基底自然挥发，但是滴涂对制备条件敏感，难以制备出高质量的薄膜。旋涂操作简单，条件温和，薄膜均匀性和厚度更可控，但不适于大面积制备。刮涂制备的薄膜需要依赖基底表面性质、溶剂种类、溶液浓度、温度和剪切速度等多种因素。浸渍提拉法成本低廉且制备条件简单，易于实现大面积制备，但是容易出现瑞利失稳导致周期性条纹的产生。目前已有薄膜制备方法都存在一定的局限性，因此发展一种高效率、低成本制备高质量有机功能材料薄膜的方法具有重要意义。

相对而言，以溶液法为基础发展一种新的制备方法可以保证效率、控制成本。本质上，目前的溶液法主要通过剪切力调控气液界面，进而制备出高质量的有机功能材料薄膜。利用气液界面张力同样可以产生有效剪切力，该现象称之为马拉格尼效应。气液界面容易吸附活性物质造成局部张力改变，在宏观上表现为去浸润或者铺展。通过局部定量释放表面活性物质（如气体小分子），可以实现局部液膜去浸润的控制。在气氛作用下诱导液膜产生表面张力差，产生弯液面可能为物质沉积提供一种无接触方法。基于此，我们提出气氛诱导制备有机半导体薄膜。该方法通过液膜自身的表面张力差来自发的去浸润，避免了外力对薄膜形貌的破坏，有望实现大面积广泛的应用。

发明内容

本发明是针对现有技术制备有机功能薄膜中存在对材料的浪费，薄膜均匀性差及其缺乏对薄膜厚度和纳米结构的精确控制等问题，提供了一种有机功能薄膜/超薄膜，该薄膜厚度薄，粗糙度小，可实现大面积制备。

为了实现上述目的，本发明的一种有机功能薄膜/超薄膜，包括预处理基材和沉积在所述预处理基材上的有机功能材料，所述有机功能材料均匀沉积成有机功能薄膜，所述预处理基材的静态接触角小于65°。

根据本发明，对所述预处理基材没有特别的限定，只要预处理基材的静态接触角小于65°即可，优选地，所述预处理基材是刚性或柔性；所述预处理基材是透明或不透明；优选地，所述基材为Si/SiO₂片、玻璃片、PEN膜、PET膜、石英片、铝片或铜片中的一种。

根据本发明，所述预处理基材的制备方法为硅烷偶联剂处理，等离子体处理或紫外光照处理中的一种。

本发明对所述硅烷偶联剂处理的具体条件没有特别的限定，优选地，所述硅烷偶联剂为全氟硅氧烷、二氯硅氧烷、乙烯基硅氧烷、氨丙基硅氧烷或聚二甲基硅氧烷中的至少一种；所述硅烷偶联剂处理的条件为：真空条件，时间为2～6h，温度为60～120℃。

本发明对所述等离子体处理的具体条件没有特别的限定，优选地，所述等离子体处理的条件包括：时间为60～300s，功率为50～200W，进一步优选地，时间为100～200s，功率为100～150W。