CN101260566B - 盘状分子有机半导体构成的有机超晶格材料及其制备方法 - Google Patents

盘状分子有机半导体构成的有机超晶格材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及酞菁分子构成的有机超晶格材料及制备方法。在基板(1)上真空气相沉积诱导层(2)，在诱导层(2)上弱取向外延生长k周期m分子层厚第一酞菁层(3)和n分子层厚第二酞菁层(4)构成；其中，由m分子层厚第一酞菁层(3)和n分子层厚第二酞菁层(4)顺次连接构成了酞菁分子有机超晶格材料的1个周期；1≤m≤10，1≤n≤10，2≤k≤100。本发明采用真空气相沉积方法交替生长酞菁层，酞菁层之间没有化学反应，制备每层酞菁前不需要引入新化学成份的预处理步骤，薄膜制备过程中也没有化学反应产物排出。

Description

盘状分子有机半导体构成的有机超晶格材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及酞菁材料构成的有机超晶格(organic superlattice)材料及制备方法。
背景技术
近年来，有关有机半导体材料的研究异常活跃，在信息显示和光伏电池等方面显示出广阔的应用前景。但是有机分子之间是较弱的范得华作用，有机半导体内的自由载流子浓度非常低，使得有机半导体的电导率非常低，一般在10-8S/cm以下，限制了有机半导体器件性能的进一步提高。1993年美国应用物理快报63卷23期(Applied PhysicsLetters 63，3158-3160(1993))报道了借鉴无机半导体的超晶格的特点采用气相沉积物理方法制备有机半导体超晶格，观察到7层并五苯(Pentacene)和7层并四苯(Tetracene)以及14层并五苯和14层并四苯两种超晶格的x-射线衍射，但是由于不能够制备出大面积的超晶格薄膜，没有看到相关性能的进一步报道。1990年美国化学会志112卷20期(J.Am.Chem.Soc.1990，112，7389-7390)报道了采用染料分子化学自组织方法来制备有机超晶格(organic superlattice)，有机超晶格薄膜能够固定颜料分子在薄膜中的极化方向，增强薄膜的二阶非线性光学性质。化学自组织方法制备每层颜料膜前需要引入新的反应连接成份的预处理步骤。1997年美国科学杂志277卷(Science 277，1232-1237(1997))报道了采用带阳离子和阴离子聚合物在溶液中交替沉积的静电自组织方法，制备出聚合物多层膜。静电自组织方法制备每层聚合物膜前也需要引入预处理步骤。过程很复杂，限制了有机超晶格薄膜 的应用。化学自组织方法和静电自组织方法制备的多层薄膜一般是非晶薄膜，不适合制备具有优良光电性质的晶态的有机半导体超晶格材料。2007年德国先进材料杂志19卷(Advanced Materials 19，2168-2171(2007))报道了采用弱取向外延的真空气相沉积方法在有序衬底上制备出大面积连续的分子能够直立取向的盘状分子有机半导体多晶薄膜，形成分子水平粗糙度的多晶薄膜。本发明借鉴弱取向外延的制备方法，在棒状分子有序超薄膜表面弱取向酞菁分子的基础上，发展出一种酞菁分子在另一种酞菁分子表面上交替异质外延生长的方法，采用该方法制备出晶态的酞菁分子成的有机超晶格材料。
发明内容
本发明的目的是提供酞菁分子构成的有机超晶格材料及其制备方法。这类有机超晶格材料的特征是由诱导层和两种或两种以上酞菁分子交替外延生长构成有机超晶格材料。本发明材料的优点是具有高电导率和高载流子迁移率性质。
下面结合附图描述本发明。
超晶格习惯用“第一半导体(m)/第二半导体(n)×k”来表示，m为第一半导体分子层数，n为第二半导体分子层数，k为超晶格周期数。
如图1所示，酞菁分子构成的有机超晶格材料，其特征为，其由：在基板1上真空气相沉积诱导层2，在诱导层2上弱取向外延生长k周期m分子层厚第一酞菁层3和n分子层厚第二酞菁层4构成；其中，由m分子层厚第一酞菁层3和n分子层厚第二酞菁层4顺次连接构成了酞菁分子有机超晶格材料的1个周期；m为第一酞菁分子层数，n为第二酞菁分子层数，k为超晶格周期数，1≤m≤10，1≤n≤10，2≤k≤100；
所述的基板1优选：玻璃、二氧化硅或氧化钽绝缘基板；或者， ITO玻璃导电基板；
所述的诱导层2优选：四聚噻吩(4T)、五聚噻吩(5T)、六聚噻吩(6T)、六联苯(6P)和氟代六聚噻吩(DFH-6T)中的一种；
第一酞菁层3优选：酞菁铜(CuPc)、酞菁锌(ZnPc)、酞菁镍(NiPc)、酞菁钴(CoPc)、自由酞菁(H2Pc)、酞菁铂(PtPc)、酞菁亚铁(FePc)、酞菁铅(PbPc)、酞菁锡(SnPc)、酞菁钛二氯(TiCl2Pc)、酞菁氧钛(TiOPc)、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧锡(SnOPc)、酞菁锡二氯(SnCl2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)、氟代酞菁锌(F16ZnPc)氟代酞菁铁(F16FePc)和氟代酞菁钴(F16CoPc)中的一种；
第二酞菁层4优选：酞菁铜(CuPc)、酞菁锌(ZnPc)、酞菁镍(NiPc)、酞菁钴(CoPc)、自由酞菁(H2Pc)、酞菁铂(PtPc)、酞菁亚铁(FePc)、酞菁铅(PbPc)、酞菁锡(SnPc)、酞菁钛二氯(TiCl2Pc)、酞菁氧钛(TiOPc)、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧锡(SnOPc)、酞菁锡二氯(SnCl2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)、氟代酞菁锌(F16ZnPc)氟代酞菁铁(F16FePc)和氟代酞菁钴(F16CoPc)中的一种；
所述的诱导层2优选0.5纳米～4纳米；第一酞菁层3优选1纳米～15纳米；第二酞菁层4优选1纳米～15纳米。
本发明的又一目的是提供酞菁分子构成的有机超晶格材料的制备方法。
酞菁分子构成的有机超晶格材料的制备方法的条件和步骤如下：按给定的材料，在环境真空度为10-3帕，基板1温度控制在50℃至200℃之间的条件下，首先在绝缘或导电的基板1上采用真空气相沉积方法制备0.5纳米～4纳米厚的诱导层2，然后采用真空气相沉积方法连续沉积制备1纳米～15纳米厚的第一酞菁层3和1纳米～15纳米厚的第二酞菁层4作为有机超晶格的一个周期，按照相同条件重复交替沉积第一酞菁层和第二酞菁层2次至100次，制备出酞菁分子构成的有机超晶格材料。
本发明的有益效果：本发明方法的优点是采用气相沉积方法交替生长酞菁层，酞菁层之间没有化学反应，制备每层酞菁前不需要引入新化学成份的预处理步骤，薄膜制备过程中也没有化学反应产物排出，制备方法简便。
本发明是利用弱取向外延方法，在棒状有机分子的有序衬底上制备出具有分子水平表面粗糙度的酞菁层，在此基础上实现了在酞菁分子层表面异质外延生长具有分子水平表面粗糙度的另一种酞菁层；还进一步实现了具有分子水平表面粗糙度的酞菁层的交替异质外延生长，控制各层薄膜的厚度，制备出酞菁分子构成的有机超晶格材料。
附图说明
图1是本发明酞菁分子构成的有机超晶格材料的示意图。其中，1是基板，2是诱导层，3是第一酞菁层，4是第二酞菁层。图1也是摘要附图。
图2是采用本发明有机超晶格的二极管器件。其中，1是基板，2是诱导层，5是酞菁分子构成的有机超晶格材料，6是电极。
图3是H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的反射x-射线衍射图。其中，在低角度区出现薄膜厚度干涉峰，在6.59度(100)衍射和13.2度(200)衍射周围出现卫星衍射图。
图4是H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的反射x-射线衍射图5到8度区主衍射和卫星衍射的局域放大图。
图5是H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的反射x-射线衍射图0.2到2度低角度区的局域放大图。
图6是F16CuPc和H2Pc在石英裸片和含有6P诱导层表面生长8个分子层厚度薄膜以及H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的反射x-射线衍射图。其中，1是在石英裸片上生长的F16CuPc，2是在石英表面含有6P诱导层表面上生长的F16CuPc，3是五周期H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格，4在石英表面含有6P诱导层表面上生长的H2Pc，5是在石英裸片上生长的H2Pc。
图7是有机超晶格的二极管器件的横向电导曲线图。
图8是有机超晶格的二极管器件的纵向电导曲线。其中，曲线1对应单层F16CuPc，曲线2对应单层H2Pc，曲线3对应H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格。
图9是采用本发明方法制备的有机薄膜晶体管器件的结构示意图。其中，11是栅电极，12是绝缘栅，13是诱导层，14是第一酞菁层，15是第二酞菁层，16是源/漏电极。
图10是图9有机薄膜晶体管器件的转移特性曲线图。
图11是H2Pc(6)/CoPc(2)×5超晶格的反射x-射线衍射图。
图12是H2Pc(6)/CoPc(2)×5超晶格5到8度区反射x-射线衍射主衍射和卫星衍射的局域放大图。在6.74度(100)衍射主峰低角度侧出现卫星峰。峰位2～峰位5分别为6.44度、6.24度、6.04度和5.65度。
图13是H2Pc(6)/CoPc(2)×5超晶格的0.2到2度低角度区反射x-射线衍射局域放大图。峰位1～6分别为0.51度、0.67度、0.84度、1.00度、1.21度和1.38度，其中0.84度是超晶格的衍射峰，周期厚度约10.6纳米。
图14是CoPc在6P表面(曲线1)、H2Pc在6P表面(曲线3)的30纳米厚度薄膜以及五周期H2Pc(6)/CoPc(2)×5超晶格(曲线2)的反射x-射线衍射图。CoPc单质在6P表面生长薄膜的衍射峰为6.65度，H2Pc单质在6P表面生长薄膜的衍射峰为6.77度。超晶格衍射峰为6.74度， 处于CoPc和H2Pc衍射之间，说明它们之间相互影响，已经形成了均一的体系，周期厚度1.31纳米。
具体实施方式
实施例1：
所用自由酞菁(H2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)和六联苯(6P)是商业产品，从美国Arldrich公司购买，经过升华纯化后使用，7059玻璃是商业产品，清洗后使用。
H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格的制备过程真空度为10-3帕，生长温度在50℃至200℃之间。
第一步，7059玻璃绝缘基板1上采用真空气相沉积方法制备诱导层2，真空度为10-3帕，生长温度在50℃至200℃之间；诱导层2为3纳米厚的六联苯(6P)。
第二步，在诱导层2上沉积6层分子层厚的第一酞菁层3。第一酞菁层3是8纳米厚的自由酞菁(H2Pc)。
第三步，在第一酞菁层3上沉积2分子层厚的第二酞菁层4。第酞菁层4是2.7纳米厚的氟代酞菁铜(F16CuPc)。
第四步，重复第二步和第三步，交替沉积第一酞菁和第二酞菁5个周期，制备出H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料。
在石英的裸片和含有6P诱导层表面制备的30纳米厚度F16CuPc和H2Pc薄膜的条件同上。所制备的F16CuPc和H2Pc薄膜用来与H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料对比。
采用上述方法制备的H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的反射x-射线衍射如图3所示。在低角度区出现薄膜厚度干涉峰，在6.59度(100)衍射和13.2度(200)衍射周围出现卫星衍射，表明超晶格的周期结构完整。
图4是H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料5到8度区反射x-射线衍射主衍射和卫星衍射的局域放大图。在6.59度(100)衍射主峰低角度侧出现卫星峰，峰位2～5分别为6.32度、6.14度、5.95度和5.59度，基于这些卫星峰估算出薄膜总厚度约51.9纳米。
图5是H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的0.2到2度低角度区反射x-射线衍射局域放大图。图中峰位1～6分别为0.51度、0.67度、0.84度、1.00度、1.18度和1.36度，其中0.84度是超晶格的衍射峰，周期厚度约10.6纳米。
图6是F16CuPc在SiO2表面(曲线1)和6P表面(曲线2)、H2Pc在SiO2表面(曲线4)和6P表面(曲线5)的30纳米厚度薄膜以及H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料(曲线3)的反射x-射线衍射图。F16CuPc单质在SiO2和6P表面生长薄膜的衍射峰分别为6.12度和6.23度，有明显差异，说明在6P表面外延膜的相态不同于α相。同样，H2Pc单质在SiO2和6P表面生长薄膜的衍射峰均为6.77度，没有明显差异。而H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料衍射峰为6.59度，处于F16CuPc和H2Pc衍射峰之间，说明它们之间相互影响，已经形成了比较均一的体系，周期厚度约1.34纳米。
综合图3、图4、图5和图6的结果，H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料的周期完整，周期厚度约10.6纳米，每个分子层厚度约1.34纳米。
实施例2：
所用自由酞菁(H2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)、六联苯(6P)、7059玻璃绝缘基板同实施例1。金属靶材是商业产品，直接使用。
在二氧化硅绝缘基板上制备的H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料平面二极管器件见图2。制备过程的工艺条件同实施例1。
第一步，在热生长300纳米厚的二氧化硅绝缘基板1上采用真空气相沉积方法制备诱导层2，诱导层2是3纳米厚的六联苯(6P)。
第二步，在诱导层2上沉积6个分子层厚度(8纳米)的H2Pc作为第一酞菁层。
第三步，顺序沉积2个分子层厚度(2.7纳米)的F16CuPc作为第二酞菁层。
第四步，重复5次第二步和第三步，交替沉积第一酞菁H2Pc和第二酞菁F16CuPc，制备出H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料5。
第五步，采用漏板在H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料表面蒸镀40纳米厚的Au电极6。
采用上述方法制备的H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5超晶格材料的横向电流-电压曲线如图7中曲线1所示。有机超晶格体系有明显的高电导性，电导率为3×10-3S/cm，比在诱导层6P上分别外延H2Pc(曲线2)和F16CuPc(曲线3)的电导率高出3～4个量级。
实施例3：
所用自由酞菁(H2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)、六联苯(6P)和ITO玻璃同实施例1。金属靶材是商业产品，直接使用。PEDOT是商业产品，直接使用。
在导电基板上制备的H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料纵向二极管器件见图2。其中基板1为ITO，作为二极管的阳极，电极6为金电极，作为阴极。H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料制备过程的工艺条件同实施例1。
第一步，在表面旋涂一层PEDOT的ITO玻璃导电基板1上采用真空气相沉积方法制备诱导层2，诱导层2是3纳米厚的六联苯(6P)。
第二步，在诱导层2上沉积6个分子层厚度(8纳米)的H2Pc作为 第一酞菁层。
第三步，顺序沉积2个分子层厚度(2.7纳米)的F16CuPc作为第二酞菁层。
第四步，重复5次第二步和第三步，交替沉积第一酞菁H2Pc和第二酞菁F16CuPc，制备出H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料5。
第五步，采用漏板在H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料表面蒸镀40纳米厚的Au电极6。
采用上述方法制备的H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5超晶格材料的纵向二极管电流-电压曲线如图8中曲线1所示。在同电场强度下，超晶格器件有着更高的电导率，在反向偏压下更明显，电流密度比在诱导层6P上分别外延H2Pc(曲线2)和F16CuPc(曲线3)制备二极管的电流高出将近两个量级。
实施例4：
所用自由酞菁(H2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)、六联苯(6P)和7059玻璃基板同实施例1。在玻璃基板上制备薄膜晶体管器件结构见图9。H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5有机超晶格材料制备过程工艺条件同实施例1。
第一步，在7059玻璃基板上用直流射频磁控溅射方法镀上一层金属Ta膜作为栅极11，厚度约200纳米。
第二步，在栅极11上用射频磁控溅射方法反应溅射一层Ta2O5作为栅绝缘层12，厚度约100纳米，构成基板。
第三步，采用真空气相沉积方法制备诱导层13。诱导层13是3纳米厚的六联苯(6P)。
第二步，在诱导层13上沉积1个分子层厚度(1.3纳米)第一酞菁H2Pc晶体薄膜14
第三步，顺序沉积2个分子层厚度(2.6纳米)的第二酞菁F16CuPc 晶体薄膜15。
第四步，采用漏板在最上层第一酞菁表面蒸镀40纳米厚的Au作为源/漏电极16。所制备的器件用于性能测试。
器件的转移特性曲线见图10。器件在负栅压下表现出空穴场效应，在正栅压下表现出电子场效应，说明该薄膜具有空穴又具有电子的双极电性质。该器件所采用的第一酞菁层和第二酞菁层是实施例1和2的有机超晶格材料的一部分。因此，H2Pc(6)/F16CuPc(2)×5超晶格材料是具有双极电性质的材料。
实施例5：
所用酞菁钻(CoPc)、自由酞菁(H2Pc)、六联苯(6P)和7059玻璃同实施例1。
在7059玻璃基板上制备的H2Pc(6)/CoPc(2)×5有机超晶格材料的结构见图1。制备过程的工艺条件同实施例1。
第一步，在7059玻璃绝缘基板1上采用真空气相沉积方法制备诱导层2。诱导层2为3纳米厚的六联苯(6P)。
第二步，在诱导层2上沉积6个分子层厚度(8纳米)的H2Pc作为第一酞菁层3。
第三步，顺序沉积2个分子层厚度(2.6纳米)的CoPc作为第二酞菁层4。
第四步，重复5次第二步和第三步，交替沉积第一酞菁H2Pc和第二酞菁CoPc，制备出H2Pc(6)/CoPc(2)×5有机超晶格材料。
在石英玻璃绝缘基板上3纳米厚6P诱导层表面分别制备的30纳米厚度CoPc和H2Pc薄膜的条件同上。所制备的CoPc和H2Pc薄膜用来与超晶格对比。
采用上述方法制备的H2Pc(6)/CoPc(2)×5有机超晶格材料的反射 x-射线衍射如图11所示。在2度以下的低角度区出现H2Pc(6)/CoPc(2)×5有机超晶格材料的干涉峰(图13)，在6.74度(100)衍射和13.49度(200)衍射周围出现卫星衍射(图13)，表明超晶格的周期结构完整。
CoPc单质在6P表面生长薄膜的衍射峰为6.65度(图14中曲线1)，H2Pc单质在6P表面生长薄膜的衍射峰为6.77度(曲线3)。超晶格衍射峰为6.74度(曲线2)，处于CoPc和H2Pc衍射之间，说明它们之间相互影响，已经形成了均一的体系，周期厚度1.31纳米。
实施例6：
所用酞菁钴(CoPc)、自由酞菁(H2Pc)、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧锡(SnOPc)、酞菁锡二氯(SnCl2Pc)、氟代酞菁铜(F16CuPc)、六联苯(6P)、六聚噻吩(6T)和7059玻璃同实施例1。
在7059玻璃基板上分别用4纳米的六联苯(6P)、0.5纳米厚的六聚噻吩(6T)制备的多个有机超晶格材料的构成见表一和表二。制备过程的工艺条件同实施例1。
各有机超晶格材料的横向电导率见表一和表二。表明有机超晶格材料体系具有不同于单质材料的特性
表一：4纳米厚六联苯(6P)诱导层对应有机超晶格材料的横向电导率
  有机超晶格材料   横向电导率   (10-3S/cm)   有机超晶格材料   横向电导率   (10-3S/cm)
  H2Pc(1)/F16CuPc(1)×2   1.1   F16CuPc(1)/SnOPc(1)×2   0.7
  H2Pc(3)/F16CuPc(3)×5   3.5   F16CuPc(3)/SnOPc(3)×5   2.4
  H2Pc(5)/F16CuPc(5)×40   3.2   F16CuPc(5)/SnOPc(5)×40   2.0
  H2Pc(7)/F16CuPc(7)×70   2.8   F16CuPc(7)/SnOPc(7)×70   2.2
  H2Pc(10)/F16CuPc(10)×100   2.5   F16CuPc(10)/SnOPc(10)×100   1.8
  H2Pc(1)/CoPc(1)×2   0.8   VOPc(1)/SnCl2Pc(1)×2   0.9
  H2Pc(3)/CoPc(3)×5   2.0   VOPc(3)/SnCl2Pc(3)×5   3.3
  H2Pc(5)/CoPc(5)×40   1.8   VOPc(5)/SnCl2Pc(5)×40   3.0
  H2Pc(7)/CoPc(7)×70   1.6   VOPc(7)/SnCl2Pc(7)×70   2.5
  H2Pc(10)/CoPc(10)×100   1.3   VOPc(10)/SnCl2Pc(10)×100   2.1
  F16CuPc(1)/H2Pc(1)×2   1.0   CuPc(1)/SnOPc(1)×2   0.6
  F16CuPc(3)/H2Pc(3)×5   3.7   CuPc(3)/SnOPc(3)×5   2.0
  F16CuPc(5)/H2Pc(5)×40   3.3   CuPc(5)/SnOPc(5)×40   1.4
  F16CuPc(7)/H2Pc(7)×70   3.5   CuPc(7)/SnOPc(7)×70   1.5
  F16CuPc(10)/H2Pc(01)×100   2.8   CuPc(10)/SnOPc(10)×100   1.0
表二：0.5纳米厚六聚噻吩(6T)诱导层对应有机超晶格材料的横向电导率
  有机超晶格材料   横向电导率   (10-3S/cm)   有机超晶格材料   横向电导率   (10-3S/cm)
  H2Pc(1)/F16CuPc(1)×2   1.1   F16CuPc(1)/SnOPc(1)×2   0.5
  H2Pc(3)/F16CuPc(3)×5   3.0   F16CuPc(3)/SnOPc(3)×5   2.0
  H2Pc(5)/F16CuPc(5)×40   2.9   F16CuPc(5)/SnOPc(5)×40   1.6
  H2Pc(7)/F16CuPc(7)×70   2.3   F16CuPc(7)/SnOPc(7)×70   2.0
  H2Pc(10)/F16CuPc(10)×100   2.2   F16CuPc(10)/SnOPc(10)×100   1.7
  H2Pc(1)/CoPc(1)×2   0.5   VOPc(1)/SnCl2Pc(1)×2   0.8
  H2Pc(3)/CoPc(3)×5   1.5   VOPc(3)/SnCl2Pc(3)×5   2.9
  H2Pc(5)/CoPc(5)×40   1.5   VOPc(5)/SnCl2Pc(5)×40   2.8
  H2Pc(7)/CoPc(7)×70   1.4   VOPc(7)/SnCl2Pc(7)×70   2.2
  H2Pc(10)/CoPc(10)×100   0.9   VOPc(10)/SnCl2Pc(10)×100   2.0
  F16CuPc(1)/H2Pc(1)×2   0.9   CuPc(1)/SnOPc(1)×2   0.3
  F16CuPc(3)/H2Pc(3)×5   3.7   CuPc(3)/SnOPc(3)×5   1.8
  F16CuPc(5)/H2Pc(5)×40   2.9   CuPc(5)/SnOPc(5)×40   1.0
  F16CuPc(7)/H2Pc(7)×70   3.3   CuPc(7)/SnOPc(7)×70   1.1
  F16CuPc(10)/H2Pc(01)×100   2.4   CuPc(10)/SnOPc(10)×100   0.7
89]

Claims (4)

1.酞菁分子构成的有机超晶格材料，其特征为，其由：在基板(1)上气相沉积诱导层(2)，在诱导层(2)上弱取向外延生长k周期m分子层厚第一酞菁层(3)和n分子层厚第二酞菁层(4)构成；其中，由m分子层厚第一酞菁层(3)和n分子层厚第二酞菁层(4)顺次连接构成了酞菁分子有机超晶格材料的1个周期；m为第一酞菁分子层数，n为第二酞菁分子层数，k为超晶格周期数，1≤m≤10，1≤n≤10，2≤k≤100。
所述的基板(1)为：玻璃、二氧化硅或氧化钽绝缘基板；或者为ITO玻璃导电基板；
所述的诱导层(2)为：四聚噻吩、五聚噻吩、六聚噻吩、六联苯和氟代六聚噻吩中的一种；
第一酞菁层(3)为：酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、酞菁钴、自由酞菁、酞菁铂、酞菁亚铁、酞菁铅、酞菁锡、酞菁钛二氯、酞菁氧钛、酞菁氧钒、酞菁氧锡、酞菁锡二氯、氟代酞菁铜、氟代酞菁锌、氟代酞菁铁和氟代酞菁钴中的一种；
第二酞菁层(4)为：酞菁铜、酞菁锌、酞菁镍、酞菁钴、自由酞菁、酞菁铂、酞菁亚铁、酞菁铅、酞菁锡、酞菁钛二氯、酞菁氧钛、酞菁氧钒、酞菁氧锡、酞菁锡二氯、氟代酞菁铜、氟代酞菁锌、氟代酞菁铁和氟代酞菁钴中的一种。
2.按权利要求1所述的有机超晶格材料，其特征在于所述的诱导层(2)为：0.5纳米～4纳米；第一酞菁层(3)为：1纳米～15纳米，第二酞菁层(4)为：1纳米～15纳米。
3.按权利要求1所述的酞菁分子构成的有机超晶格材料的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：用给定的材料，在环境真空度 为10-3帕，基板(1)温度控制在50℃至200℃之间的条件下，首先在绝缘或导电的基板(1)上采用气相沉积方法制备诱导层(2)，然后采用气相沉积方法连续沉积制备第一酞菁层(3)和第二酞菁层(4)作为有机超晶格的一个周期，按照相同条件重复交替沉积第一酞菁层(3)和第二酞菁(4)为2次至100次，制备出酞菁分子构成的有机超晶格材料。
4.按权利要求3所述的酞菁分子构成的有机超晶格材料的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：用给定的材料，
在环境真空度为10-3帕，基板(1)温度控制在50℃至200℃之间的条件下，首先在绝缘或导电的基板(1)上采用气相沉积方法制备0.5纳米～4纳米厚的诱导层(2)，然后采用气相沉积方法连续沉积制备1纳米～15纳米厚的第一酞菁层(3)和1纳米～15纳米厚的第二酞菁层(4)作为有机超晶格的一个周期，按照相同条件重复交替沉积第一酞菁层(3)和第二酞菁层(4)为2次至100次，制备出酞菁分子构成的有机超晶格材料。 
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