CN105385993A - 一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，即在真空氛围中，在SiO2层之上沉积红荧烯层，通过沉积、停歇的多次循环，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沟道部分，而红荧烯未聚集的孔洞处是不导电部分。从而实现免去光刻的自组装图案化生长，达到有序、可控图案化生长的目的。

Description

一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法
技术领域
本发明涉及一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，属于有机光电子技术领域。
背景技术
红荧烯(Rubrene，CH)，5.6.11.12-四苯基四苯，红色至浅棕色结晶或结晶性粉末，属于多环芳烃簇(PHA)化合物，由四并苯环和四个苯基组成。红荧烯是一种高迁移率的有机半导体材料，目前，已知单晶迁移率高达15-40cm2/Vs，是目前发现的有机半导体中载流子迁移率较高的材料。而且，红荧烯具有低的升华温度，在可见光区域具有窄的吸收光谱和很低的吸收系数。因此，红荧烯被认为是最有潜力的一种有机半导体材料。
薄膜图案化的方法一般是采用光刻法，在薄膜上涂布一层光刻胶，然后通过带有图形的掩膜板，经过曝光，显影，刻蚀，去胶等步骤，形成薄膜的图案化。但是，对于超薄有机薄膜，光刻的过程会破坏薄膜结构，进而降低薄膜的迁移率。同时，工艺成本高，花费的时间也长。
本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法。利用了室温条件下红荧烯真空沉积过程中，通过控制生长速率和沉积周期，沉积的红荧烯晶体薄膜就会出现孔洞状图案分布，即在氧化硅衬底上出现圆形孔状图案的特点，实现了自组装有序生长，图案化薄膜的过程，省去了光刻工艺过程，直接在衬底上生长出图案化的薄膜，并且，图案化孔洞的尺寸可以通过生长周期及生长速率调控。
发明内容
本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，通过采用真空蒸镀的方法，利用自组装有序图案化生制备红荧烯薄膜。室温条件下，通过控制生长速率和沉积周期，沉积的红荧烯晶体薄膜就会出现孔洞状图案分布。平面图案如图1所示。断面图案如图2所示。红荧烯聚集处A、C、E、G、I都是导电的半导体部分，而红荧烯未聚集处B、D、F、H则不导电的。
本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法。薄膜结构如图3所示，Si基底(1)衬底温度为20℃；SiO2绝缘层(2)，厚300nm；红荧烯层（3），厚50nm。其中，衬底包括Si基底(1)，SiO2绝缘层(2)。其红荧烯层采用沉积、自组装间隔生长的方式，并控制不同的沉积速率和时间的方法，多次循环，获得红荧烯在SiO2绝缘层上呈图案化生长。所采用的设备为七工位OEL/EL光电薄膜联合制备系统。
图案化生长技术制备红荧烯薄膜的生长过程如图4所示。真空氛围下，在SiO2层之上沉积红荧烯层，厚度为50nm，控制沉积速率和生长周期，先快速沉积红荧烯10nm左右，在SiO2层上形成红荧烯分子的点状聚集，快速沉积的目的是让衬底上分布足够的成核分子，如图4（A）所示；然后停止5min，目的是让红荧烯分子在足够的时间内分子有序排列，聚集长大，如图4（B）所示；接着再继续沉淀10nm，然后停止5min实现分子的自组装排列，如图4（C）所示，让红荧烯到继续长大。如此5个周期的生长过程后，红荧烯实现分子的聚合生长和自组装排列，形成孔状图案化生长薄膜，如图4（D）为平面示意图，图4（E）为抛面示意图。图案化孔的大小可以根据沉积的周期控制。
具体实施方式
如图3所示，Si基底（1），衬底温度为20℃；SiO2绝缘层（2），厚300nm；红荧烯层（3），厚50nm。
具体实现过程：衬底由基底Si（1）和其表面附有一层300nm厚的SiO2（2）组成；将衬底清洗干净后放入七工位OEL/EL光电薄膜联合制备系统的反应室中；反应室真空度抽至小于6.0×10-4Pa；在衬底上真空蒸镀一层红荧烯层，厚度为50nm，衬底温度为20℃。首先按照2nm/min的蒸镀速度沉积，厚度为10nm左右，在SiO2层上形成红荧烯分子的点状聚集；然后停止5min实现分子的自组装排列；接着再以0.5nm/min的蒸镀速度继续沉积，厚度为10nm，然后再停止5min实现分子的自组装排列。如此5个周期的生长过程。形成的图案化红荧烯的原子力形貌图，如图5所示。
附图说明：
图1为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜平面示意图。
图2为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜断面示意图。
图3为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜结构示意图。
图4为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜的生长示意图。
图5为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜的原子力显微镜形貌图。

Claims (1)

1.本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，实现过程为：Si基底(1)，衬底温度为20℃；SiO2绝缘层(2)，厚300nm；红荧烯层（3），厚50nm；在衬底上真空蒸镀一层红荧烯层，厚度为50nm，衬底温度为20℃；首先按照2nm/min的蒸镀速度沉积，厚度为10nm左右，在SiO2层上形成红荧烯分子的点状聚集；然后停止5min实现分子的自组装排列；接着再以0.5nm/min的蒸镀速度继续沉积，厚度为10nm，然后再停止5min实现分子的自组装排列；如此5个周期的生长过程。
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