CN101476103A - 一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备有机半导体材料红荧烯微－纳米线的方法，其特征在于：以红荧烯为蒸镀原料，以洁净硅片或物理气相传输方法生长成的并四苯单晶体为衬底，采用真空蒸镀的方式制备，并在控制沉积速率和蒸镀时间的条件下，在所述半导体衬底上沉积形成具有规格尺寸的红荧烯微－纳米线。本发明提供的制备方法，其投入应用后：由于采用了可以精确控制蒸镀红荧烯沉积速率及蒸镀时间的真空蒸镀方法，从而可以精确控制红荧烯微－纳米线的尺寸大小，同时简化了制备工艺。
Description
技术领域
本发明涉及有机半导体材料红荧烯，尤其涉及该有机半导体材料红荧烯微-纳米线的可控制备方法。
背景技术
红荧烯材料是近年来研究和应用得较多的一种有机半导体，除了在有机晶体管中有应用外，在OLED和太阳能电池中也发挥了让人意想不到的突出效果。自从2004年，Sundar等人在《科学》杂志上发表红荧烯单晶晶体管的研究成果表明：红荧烯在所有的有机材料中具有最高的迁移率以来(V.C.Sundar，et al，Science，2004，303：1644)，红荧烯材料便受到了普遍的重视，越来越多的智慧头脑开始投入这方面的研究中来。
2006年，美国斯坦福大学的Zhenan Bao等人采用物理气相传输方法和PDMS打印技术相结合的方法制备出了红荧烯微-纳米材料(A.L.Briseno，Zhenan Bao，et al.Nature，2006，444：913-917)。该制备方法的工艺过程如下：采用光刻技术在具有表面SiO2氧化层的重掺杂硅基底表面制备好源漏电极阵列，然后制备好和源漏电极阵列相对应的PDMS(聚二甲基硅氧烷)阵列，在PDMS阵列表面修饰OTS(三乙氧基十八烷硅烷)等有机材料后，通过传递打印方法将OTS从PDMS表面转移到源漏电极和SiO2表面，形成OTS的排布阵列，再将该硅片放置到物理气相传输法生长装置中，调控生长工艺参数，在OTS修饰的基片阵列表面原位生长得到有机半导体单晶微-纳米材料。上述工艺过程较为复杂，而且微-纳米材料的尺寸大小不易精确控制，无法适应工业化大规模生产对纳米级半导体材料精确度以及制造成本的要求。
发明内容
本发明旨在提供一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，克服现有制备工艺过程过于复杂，而且成品尺寸不易精确控制的问题。
本发明的目的，将通过以下技术方案来实现：
一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其特征在于：以红荧烯为蒸镀原料，在半导体衬底上采用真空蒸镀的方式制备，并在控制沉积速率和蒸镀时间的条件下，在所述半导体衬底上沉积形成具有规格尺寸的红荧烯微-纳米线。
进一步地，所述衬底为洁净硅片，或者为物理气相传输方法生长成的并四苯单晶体。
进一步地，在真空蒸镀的过程中，所述衬底保持为室温。
进一步地，所述真空蒸镀过程中，沉积速率为红荧烯的厚度时间比，控制取值范围介于0.1nm/分钟～0.4nm/分钟。
本发明提供的制备方法，其投入应用后具有的有益效果在于：由于采用了可以精确控制蒸镀红荧烯沉积速率及蒸镀时间的真空蒸镀方法，从而可以精确控制红荧烯微-纳米线的尺寸大小，同时简化了制备工艺。
附图说明
图1a是本发明实施例一的红荧烯微-纳米线的形貌；
图1b是图1a中A-A直线的截面分析图；
图2a是本发明实施例二的红荧烯微-纳米线的形貌；
图2b是图2a中B-B直线的截面分析图；
图3a是本发明实施例三的红荧烯微-纳米线的形貌；
图3b是图3a中C-C直线的截面分析图；
图4a是本发明实施例四的红荧烯微-纳米线的形貌；
图4b是图4a中D-D直线的截面分析图；
图5a是本发明实施例五的红荧烯微-纳米线的形貌；
图5b是图5a中E-E直线的截面分析图；
图6a是本发明实施例六的红荧烯微-纳米线的形貌；
图6b是图6a中F-F直线的截面分析图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易理解，下面特结合本发明若干具体实施例，作详细说明如下：
本发明设计了一种新型的制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其较之以往制法的突出特点表现在，用红荧烯作为原料，在洁净硅片或物理气相传输方法生长成的并四苯单晶体衬底上采用真空蒸镀的方式制备，并在控制沉积速率和蒸镀时间的条件下，在所述半导体衬底上沉积形成具有规格尺寸的红荧烯微-纳米线。必要地，在真空蒸镀的过程中，该半导体衬底需要保持室温，且蒸镀原料红荧烯的沉积速率(厚度时间比)需要控制在0.1nm/分钟～0.4nm/分钟。
该可控制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的具体步骤为：
I、采用洁净商用硅片或并四苯单晶体作为衬底。并四苯单晶体的生长方法为：采用物理气相传输方法在常压惰性气氛背景下，生长得到毫米尺寸的并四苯单晶体。
II、在普通的高真空蒸镀装置中，以上步选取的材料作为衬底，以红荧烯粉末为蒸镀原料，在0.1nm/分钟～0.4nm/分钟的蒸镀沉积速率下，控制蒸镀时间，蒸镀得到一定尺寸的红荧烯微-纳米线，形状为圆锥状，底部直径为150nm或300nm左右，高度可控，为10nm-40nm左右。
III、采用原子力显微镜测试红荧烯微-纳米线的尺寸。
实施例1
采用物理气相传输方法在常压惰性气氛背景下，生长得到毫米尺寸的并四苯单晶体。在普通的高真空蒸镀装置中，调节真空度为10-3Pa，采用红荧烯粉末为原料，选用并四苯单晶体作为衬底，在0.1nm/分钟的蒸镀速率下，蒸镀时间控制为4分钟。采用原子力显微镜测试薄膜表面，红荧烯微-纳米线的形貌由图1a和图1b所示可见，该红荧烯微-纳米线为圆锥体形状，底部直径约为300nm，高度为10nm左右。
实施例2
采用物理气相传输方法在常压惰性气氛背景下，生长得到毫米尺寸的并四苯单晶体。在普通的高真空蒸镀装置中，调节真空度为10-3Pa，采用红荧烯粉末为原料，选用并四苯单晶体作为衬底，在0.2nm/分钟的蒸镀速率下，蒸镀时间控制为8分钟。采用原子力显微镜测试薄膜表面，红荧烯微-纳米线的形貌由图2a和图2b所示可见，该红荧烯微-纳米线为圆锥体形状，底部直径约为300nm，高度为20nm左右。
实施例3
采用物理气相传输方法在常压惰性气氛背景下，生长得到毫米尺寸的并四苯单晶体。在普通的高真空蒸镀装置中，调节真空度为10-3Pa，采用红荧烯粉末为原料，选用并四苯单晶体作为衬底，在0.4nm/分钟的蒸镀速率下，蒸镀时间控制为4分钟。采用原子力显微镜测试薄膜表面，红荧烯微-纳米线的形貌由图3a和图3b所示可见，该红荧烯微-纳米线为圆锥体形状，底部直径约为300nm，高度为40nm左右。
实施例4
采用洁净商用硅片作为衬底，并采用红荧烯粉末为原料。在普通的高真空蒸镀装置中，调节真空度为10-3Pa，在0.1nm/分钟的蒸镀速率下，蒸镀时间控制为4分钟。采用原子力显微镜测试薄膜表面，红荧烯微-纳米线的形貌由图4a和图4b所示可见，该红荧烯微-纳米线为圆锥体形状，底部直径约为150nm，高度为10nm左右。
实施例5
采用洁净商用硅片作为衬底，并采用红荧烯粉末为原料。在普通的高真空蒸镀装置中，调节真空度为10-3Pa，在0.2nm/分钟的蒸镀速率下，蒸镀时间控制为4分钟。采用原子力显微镜测试薄膜表面，红荧烯微-纳米线的形貌由图5a和图5b所示可见，该红荧烯微-纳米线为圆锥体形状，底部直径约为150nm，高度为20nm左右。
实施例6
采用洁净商用硅片作为衬底，并采用红荧烯粉末为原料。在普通的高真空蒸镀装置中，调节真空度为10-3Pa，在0.4nm/分钟的蒸镀速率下，蒸镀时间控制为4分钟。采用原子力显微镜测试薄膜表面，红荧烯微-纳米线的形貌由图6a和图6b所示可见，该红荧烯微-纳米线为圆锥体形状，底部直径约为150nm，高度为30nm左右。
通过以上几个实施例的描述，并对照现有制备方法的工艺过程可见，由于采用了可以精确控制蒸镀红荧烯沉积速率及蒸镀时间的真空蒸镀方法，从而可以得到尺寸大小精确可控的红荧烯微-纳米线，同时制备工艺得到了简化，以利于大规模工业化制造。
以上是本发明的具体范例及显著优点，对本案保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方法，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其特征在于：以红荧烯为蒸镀原料，在半导体衬底上采用真空蒸镀的方式制备，并在控制沉积速率和蒸镀时间的条件下，在所述半导体衬底上沉积形成具有规格尺寸的红荧烯微-纳米线。
2.根据权利要求1所述的一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其特征在于：所述衬底为洁净硅片。
3.根据权利要求1所述的一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其特征在于：所述衬底为物理气相传输方法生长成的并四苯单晶体。
4.根据权利要求1所述的一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其特征在于：在真空蒸镀的过程中，所述衬底保持为室温。
5.根据权利要求1所述的一种制备有机半导体材料红荧烯微-纳米线的方法，其特征在于：所述真空蒸镀过程中，沉积速率为红荧烯的厚度时间比，控制取值范围介于0.1nm/分钟～0.4nm/分钟。
6.一种根据权利要求1所述制备方法获得的半导体材料红荧烯微-纳米线，其特征在于：所述红荧烯微-纳米线的尺寸大小可控。
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