CN112510166A - 一种有机发光超晶格薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有机发光超晶格薄膜及其制备方法和应用，属于有机半导体光电材料领域。该有机发光超晶格薄膜为由两种二维有机分子在衬底表面交替外延生长形成的有机发光薄膜，二维有机分子选自苝‑3,4,9,10‑四羧酸二酐、N,N'‑二甲基‑3,4,9,10‑苝四甲酰二亚胺、N,N'‑二辛基‑3,4,9,10‑苝二甲酰亚胺和3,4,9,10‑四甲酰二亚胺。其制备方法为：将第一种二维有机分子的生长源材料和衬底置于管式炉不同位置，在衬底表面外延生长第一层有机发光薄膜；将生长源材料替换为第二种二维有机分子，生长第二层有机发光薄膜；重复替换生长源材料，交替生长出多层有机发光薄膜，即得有机发光超晶格薄膜。该有机发光超晶格薄膜具有高质量、高发光强度，可用作有机发光场效应晶体管的发光层。

Description

一种有机发光超晶格薄膜及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种具有高质量的有机发光超晶格薄膜及其制备方法和应用，属于有机半导体光电材料技术领域。

背景技术

超晶格是由两种以上能带不同、相互交替生长的半导体层组成的多层膜结构。不同的材料薄层交替生长形成周期性势阱，当势垒宽度减小到和载流子平均自由程尺度相当时，相邻势阱内电子波函数就能发生重叠，电子运动呈现出一定的整体性。通过控制超晶格中的晶格周期来设计材料中的电子带，原材料的载流子特性可被人为地修改。

最初的半导体超晶格的概念于1970年在研究负微分电子器件时提出，并由GaAs和AlAs两种薄膜交替生长制备得到。随后研究人员制备得到InAs/GaSb超晶格、InGaAsSb/AlGaAsSb超晶格等多种超晶格结构器件。然而制备无机超晶格结构的两种材料必须满足晶格匹配的条件，否则在两种材料的界面处会引发较多缺陷，进而影响薄膜的性能。

有机半导体超晶格依靠分子间弱的范德华力，无需考虑晶格匹配条件，即可生长出有机半导体多层膜结构。有机超晶格薄膜的一般制备方法可分为溶液法和气相外延法。溶液法一般是将有机半导体溶解于有机溶剂中配成溶液，然后将溶液通过旋涂、提拉等方式涂覆于衬底上，干燥后形成有机薄膜，通过不同有机薄膜的周期性叠加形成有机超晶格结构；有机溶剂的引入使得制得的有机半导体薄膜产生一定程度的杂质掺杂，并在干燥过程中留下孔洞。气相外延法是利用分子束加热或热蒸发使得有机材料升华后沉积在衬底表面上，利用该方法制得的有机薄膜一般为无定型的岛状、棒状，很难形成具有一定取向的晶体薄膜。

有机半导体之间的界面性质对有机半导体超晶格的应用具有决定性的作用。有机薄膜的岛状无定形生长、有机异质结界面的缺陷等因素都对载流子在界面的输运性质产生较大的影响，进而影响有机超晶格的光电性质。

因此，本发明以气相外延生长法为基础，提出了一种在二维材料表面大面积外延高平整度、高质量、高亮度、高结晶度的有机超晶格薄膜的生长方法。

发明内容

发明目的：针对现有有机超晶格薄膜及其制备中存在的问题，本发明提供一种具有高平整度、高质量、高亮度的有机发光超晶格薄膜，并提供了一种该有机发光超晶格薄膜的制备方法；另外，本发明还提供了一种该有机发光超晶格薄膜用于有机发光场效应晶体管的应用。

技术方案：本发明所述的一种有机发光超晶格薄膜，为由两种二维有机分子在衬底表面交替外延生长形成的、具备超晶格结构的多层有机发光薄膜，其中，二维有机分子选自苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)、N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺(Me-PTCDI)、N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺(PTCDI-C8)、3,4,9,10-四甲酰二亚胺(PTCDI)等材料。

优选的，两种二维有机分子为苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)和N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺(Me-PTCDI)。通过在衬底上交替外延生长Me-PTCDI和PTCDA薄膜，可形成界面处无缺陷、具有超高发光亮度、厚度＜50nm的PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI有机发光超晶格薄膜结构。

本发明所述的一种有机发光超晶格薄膜的制备方法，包括如下步骤：

将第一种二维有机分子的生长源材料置于管式炉的加热温区，衬底置于管式炉抽气方向的下风区，先对管式炉抽真空处理，然后将生长源材料加热至生长温度，在衬底表面外延生长第一层有机发光薄膜；

将生长源材料替换为第二种二维有机分子，控制生长温度，在第一层有机发光薄膜表面生长第二层有机发光薄膜；

重复替换生长源材料，交替生长出多层有机发光薄膜，该多层有机发光薄膜即为有机发光超晶格薄膜。

上述制备方法中，衬底可为典型的二维材料，包括但不限于石墨烯、氮化硼、二硫化钨、二硫化钼等材料；以二维材料为衬底，可沉积得到具有一定取向的晶体薄膜。这些二维材料可通过多种方法制备得到，如机械剥离法等。以二维氮化硼衬底材料为例，其可由氮化硼单晶通过机械剥离法制备得到，具体而言，可将氮化硼单晶颗粒平铺放置于透明胶带有粘性的一侧，通过特定大小的力按压，以及透明胶带地对撕将氮化硼单晶减薄成二维薄膜，随后利用透明胶带将减薄后的二维氮化硼薄膜转移到具有氧化层的氧化硅片上，作为衬底材料。

优选的，生长源材料与衬底之间的距离为11～14cm，有利于二维有机分子充分挥发，通过范德华力在衬底表面高质量地外延生长成有机发光薄膜。

两种二维有机分子的生长源材料包括但不限于苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)、N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺(Me-PTCDI)、N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺(PTCDI-C8)、3,4,9,10-四甲酰二亚胺(PTCDI)等材料。其纯度一般＞95％。

较优的，将生长源材料与衬底放入管式炉中，对管式炉抽真空后、有机发光薄膜生长前，保持真空15～60min，以除去管内吸附的水分子，防止其影响有机薄膜生长的质量。进一步的，有机发光薄膜的生长过程中，控制管式炉石英管内的真空度为9×10^-1Pa以下。

作为优选的，两种二维有机分子的生长温度为210～250℃，生长时间为10～50min；且第二种二维有机分子的生长温度小于等于第一种二维有机分子的生长温度。在该温度范围内可制备得到高质量、无缺陷、且具有超高发光亮度的有机发光薄膜。一般情况下，生长温度越高、生长时间越长，有机小分子的蒸发量越多，在衬底上自组装形成的有机薄膜厚度越厚，因此可通过控制生长温度和生长时间控制有机薄膜的厚度。

本发明所述的有机发光超晶格薄膜的应用，是将该有机发光超晶格薄膜用于高效的有机发光场效应晶体管。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：(1)本发明的有机发光超晶格薄膜由两种特定的二维有机分子交替外延生长形成，所得超晶格结构界面处薄膜质量高、无缺陷、具有较好接触，有利于载流子在界面的传输，具有优异的发光强度以及稳定性；(2)本发明的有机发光超晶格薄膜通过有机分子间弱的范德华力形成有机超晶格结构，解决了传统无机超晶格中的晶格失配问题；与现有的制备有机薄膜的方法，如气相法、溶液法等相比，制备方式简单，薄膜质量更高；而且，该方法对有机薄膜的生长具有普适性，可根据所需的光电性质，采用不同的二维有机分子、设置不同生长层数，可制备得到不同组成和不同结构的有机超晶格，形成不同带隙有机薄膜的组合；(3)本发明的有机发光超晶格薄膜具有极强的发光亮度，且其内部具有各种独特的机制，包括电子转移、层间耦合、量子约束、多界面效应等，可应用于具有有机场效应晶体管开关功能和有机发光二极管发光功能的有机发光场效应晶体管，在显示技术、光电集成、固态激光等领域具有极大的应用前景。

附图说明

图1为本发明的有机发光超晶格薄膜的生长过程示意图；

图2为实施例1中制备Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA有机发光超晶格薄膜过程中每一阶段所得薄膜的表征；

图3为实施例3中Me-PTCDI薄膜的(a)光学显微镜明场照片，(b)荧光照片，(c)原子力显微镜(AFM)表征图，(d)AFM表征图中台阶的高度信息；

图4为对比例1中Me-PTCDI薄膜的(a)光学显微镜明场照片，(b)荧光照片；(c)原子力显微镜(AFM)表征图，(d)AFM表征图中台阶的高度信息；

图5为对比例2中PTCDA薄膜的(a)光学显微镜明场照片，(b)荧光照片，(c)AFM表征图，(d)AFM表征图中台阶的高度信息；

图6为实施例1、3及对比例1～2制备的发光薄膜的光致发光(PL)光谱；其中，(a)对应实施例3制备的Me-PTCDI薄膜，(b)对应对比例1的Me-PTCDI薄膜，(c)对应对比例2的PTCDA薄膜，(d)对应实施例1制备的PTCDA/Me-PTCD/PTCDA/Me-PTCDI超晶格薄膜；

图7为实施例2制备的包含实施例1所得有机发光超晶格薄膜的有机发光场效应晶体管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的一种有机发光超晶格薄膜，为由两种二维有机分子在衬底表面交替外延生长形成的多层有机发光薄膜，其中，二维有机分子选自苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)、N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺(Me-PTCDI)、N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺(PTCDI-C8)、3,4,9,10-四甲酰二亚胺(PTCDI)等材料。

如图1，该有机发光超晶格薄膜可通过分子束外延生长制得，其中，1为生长源材料，2为衬底。通过以二维材料为衬底，可沉积得到具有一定取向的晶体薄膜，避免了有机薄膜的岛状、棒状无定形生长；通过控制生长温度、生长时间、衬底2与生长源材料1之间的位置关系，可在衬底表面外延生长出高质量、具有超高发光亮度的有机发光超晶格薄膜，如通过该方法在衬底上交替外延生长Me-PTCDI和PTCDA薄膜，可制备得到界面处无缺陷、具有超高发光亮度、厚度＜50nm的PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI有机发光超晶格薄膜。

该有机发光超晶格薄膜可应用于高效的有机发光场效应晶体管，在显示技术、光电集成、固态激光等领域具有极大的应用前景。

实施例1

制备Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA有机发光超晶格薄膜：

(1)制备衬底：将单晶h-BN通过传统的机械剥离法减薄，将减薄后的二维单晶BN薄膜通过透明胶带转移到具有275nm厚度的SiO₂片上。通过光学显微镜在10倍物镜下挑选颜色呈透明淡紫色且表面无透明胶带残胶的BN薄膜作为第一层有机薄膜生长的BN/SiO₂衬底。本实施例选择h-BN作为衬底材料，因为二维h-BN表面平整无悬挂键，通过二维h-BN与有机小分子之间的范德华作用，在其表面外延生长得到具有同样平整度的有机薄膜材料。

(2)第一层有机发光薄膜的生长：将纯度＞98％的Me-PTCDI粉末约2.4mg倒入石英舟内作为第一层有机发光薄膜生长的源材料；将源材料放置于管式炉石英管的加热中心，BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区12cm处，并将管内的真空度保持于9×10^-1Pa；设置生长Me-PTCDI薄膜的生长温度为230℃，生长时间为30min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到第一层高质量Me-PTCDI有机发光薄膜。

如图2中(a)～(d)，其中，(a)～(d)分别对应BN衬底上外延生长的第一层Me-PTCDI薄膜的光学显微镜照片、荧光照片、AFM表征图和AFM表征图中台阶的高度信息。可以看到，在BN衬底上外延生长的第一层Me-PTCDI薄膜具有较大的面积，且Me-PTCDI薄膜厚度均匀、表面平整无缺陷，有利于继续在其表面外延生长多层有机发光薄膜；在BN衬底表面外延生长的第一层Me-PTCDI薄膜的厚度为28nm，且具有较强的红色荧光。

(3)第二层有机发光薄膜的生长：将纯度＞97％的PTCDA粉末倒入石英舟内作为第二层有机发光薄膜生长的源材料；将源材料放置于管式炉石英管的加热中心，Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区14cm处，并将管内的真空度保持于9×10^-1Pa。为了降低有机超晶格薄膜的厚度，我们通过控制生长温度和生长时间使得第二层PTCDA薄膜的厚度＜10nm。我们设置生长PTCDA薄膜的生长温度为230℃，生长时间为40min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到第二层高质量PTCDA有机发光薄膜。

图2中(e)～(h)分别为PTCDA/Me-PTCDI薄膜的(e)光学显微镜明场照片，(f)荧光照片，(g)AFM表征图，(h)AFM表征图中台阶的高度信息。相较于图2(a)，在图2(e)中生长得到的第二层大面积PTCDA薄膜几乎覆盖了Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底的全部区域；在边缘处具有几处未覆盖PTCDA薄膜的细小孔洞，但这并不影响第二层PTCDA薄膜的连续性以及平整度。通过AFM的微观形貌表征，如图2(g)，生长的第二层PTCDA薄膜面积较大、表面平坦且没有缺陷，可将其继续用于生长有机薄膜材料。

通过样品同一区域生长PTCDA薄膜前(图2(d))后(图2(h))的高度对比，我们发现在生长温度为230℃，生长时间为40min，衬底材料与源材料的距离为14cm的生长条件下，在Me-PTCDI/BN/SiO₂表面外延生长了厚度为2.5nm的PTCDA连续薄膜。

(4)第三层有机发光薄膜的生长：将纯度＞98％的Me-PTCDI粉末约2.4mg倒入石英舟内作为第三层有机发光薄膜生长的源材料；将源材料放置于管式炉石英管的加热中心，PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区13cm处，并将管内的真空度保持于9×10^-1Pa；设置生长Me-PTCDI薄膜的生长温度为230℃，生长时间为20min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到第三层高质量Me-PTCDI有机发光薄膜。

图2(i)～(l)分别为Me-PTCD/PTCDA/Me-PTCDI薄膜的(i)光学显微镜明场照片，(j)荧光照片，(k)AFM表征图，(l)AFM表征图中台阶的高度信息。由图2(i)可以看到，PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底表面外延生长了第三层较厚的Me-PTCDI薄膜，连续的Me-PTCDI薄膜只在边缘处有未长满的部分。通过AFM的微观形貌表征，如图2(k)，生长的第三层Me-PTCDI薄膜面积相较于第二层PTCDA薄膜略有减小，但其表面平坦、无缺陷，仍可将其作为衬底材料生长第四层二维有机材料。

通过样品同一区域生长第三层Me-PTCDI薄膜前(图2(h))后(图2(l))的高度对比，我们发现，在PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂表面生长了厚度为6nm的Me-PTCDI连续薄膜。

(5)第四层有机发光薄膜的生长：将纯度＞97％的PTCDA粉末倒入石英舟内作为第四层有机发光薄膜生长的源材料；将源材料放置于管式炉石英管的加热中心，PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区13.5cm处，并将管内的真空度保持于9×10^-1Pa；设置生长PTCDA薄膜的生长温度为230℃，生长时间为40min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到高质量有机发光PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI超晶格结构。

图2(m)～(p)分别为PTCDA/Me-PTCD/PTCDA/Me-PTCDI薄膜的(m)光学显微镜明场照片、(n)荧光照片、(o)AFM表征图、(p)AFM表征图中台阶的高度信息。图2(m)展示了在Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底上生长第四层PTCDA薄膜的明场照片，通过明场照片可以发现第四层PTCDA薄膜覆盖于Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂衬底的较大面积的区域。通过样品同一区域生长第四层PTCDA薄膜前(图2(l))后(图2(p))的高度对比，我们发现，在Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI/BN/SiO₂表面生长了厚度为7nm的PTCDA连续薄膜。

本实施例在BN/SiO₂衬底上逐层制备了PTCDA(7nm)/Me-PTCDI(6nm)/PTCDA(2.5nm)/Me-PTCDI(28nm)薄膜材料，形成了有机超晶格异质结构。衬底上的每层有机材料都具有较大的面积、极高的薄膜质量，层与层之间的界面处无缺陷且具有较好的接触，因而制得的有机超晶格异质结构层状排列且具有极高的薄膜质量。

光致发光(PL)是以光为激励手段，激发材料中的电子从而实现发光的过程。我们利用光致发光光谱表征薄膜材料的发光性能。在该实验中，激光功率为60nW，积分时间为0.1s。

实施例2

将实施例1制备得到的有机发光超晶格薄膜应用于有机发光场效应晶体管。

利用探针将两个厚度为100nm、长度为250μm的金电极无损转移到PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI超晶格表面作为晶体管的源/漏电极；该器件以SiO₂作为栅绝缘层，以Si作为栅极，以PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI有机发光超晶格材料为发光层，制得如图7所示结构的有机发光场效应晶体管。

由于PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI薄膜具有极强的发光强度，在显示技术、光电集成、固态激光等领域具有极大的应用前景。

实施例3

参照实施例1步骤(1)～(2)制备Me-PTCDI有机发光薄膜，区别在于，步骤(2)中，将BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区13cm处，设置生长Me-PTCDI薄膜的生长温度为217℃，生长时间为30min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到Me-PTCDI有机发光薄膜。

在光学显微镜150倍物镜下的明场照片(图3(a))中，我们发现厚度在20nm以下的透明浅紫色BN衬底表面覆盖了一层均匀且致密的暗紫色区域，即生长在BN衬底上的Me-PTCDI薄膜。用具有450nm波长的LED光源照射样品，Me-PTCDI薄膜区域激发出红色荧光，具有一定的发光亮度，如图3(b)。利用该法制备形成了高质量的层状Me-PTCDI发光薄膜。

利用AFM对Me-PTCDI薄膜的形貌进行微观表征和厚度测量，如图3(c)～(d)。在生长温度为217℃，生长时间为30min，衬底与生长源材料的距离为13cm的生长条件下，生长得到厚度为9.7nm的Me-PTCDI薄膜，薄膜表面致密且平整无缺陷。

实施例4

参照实施例1步骤(1)～(2)制备Me-PTCDI有机发光薄膜，区别在于，步骤(2)中，将BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区11.5cm处，设置生长Me-PTCDI薄膜的生长温度为250℃，生长时间为20min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，生长得到厚度为189.8nm表面平整无缺陷的Me-PTCDI薄膜。

对比例1

制备Me-PTCDI有机发光薄膜：

(1)将单晶h-BN通过传统的机械剥离法减薄，将减薄后的二维单晶BN薄膜通过透明胶带转移到具有275nm厚度的SiO₂片上。

(2)将纯度＞98％的Me-PTCDI粉末约2.4mg倒入石英舟内作为生长Me-PTCDI发光薄膜的有机源材料，将有机源材料放置于管式炉石英管的加热中心，BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区13cm处，并将管内的真空度保持于9×10^-1Pa，源材料与衬底材料在石英管中的位置关系如图1所示；设置生长Me-PTCDI薄膜的生长温度为232℃，生长时间为40min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到Me-PTCDI有机发光薄膜。

在光学显微镜150倍物镜下的明场照片(图4(a))中，透明浅紫色BN衬底表面覆盖了一层均匀且致密的亮黄色区域，即生长在BN衬底上的Me-PTCDI薄膜。用具有450nm波长的LED光源照射样品，Me-PTCDI薄膜区域激发出红色荧光，具有一定的发光亮度，如图4(b)。利用AFM对Me-PTCDI薄膜的形貌进行微观表征和厚度测量，在生长温度为232℃，生长时间为40min，衬底材料与源材料的距离为13cm的生长条件下，生长得到厚度为41.07nm的薄膜，且薄膜表面致密、平整无缺陷(图4(c)～(d))。

对比例2

制备PTCDA发光薄膜：

(1)将单晶h-BN通过传统的机械剥离法减薄，将减薄后的二维单晶BN薄膜通过透明胶带转移到具有275nm厚度的SiO₂片上。通过光学显微镜在10倍物镜下挑选颜色呈透明淡紫色且表面无透明胶带残胶的BN薄膜作为生长的BN/SiO₂衬底材料。

(2)将纯度＞97％的PTCDA粉末倒入石英舟内作为有机薄膜生长的源材料，将有机源材料放置于管式炉石英管的加热中心，BN/SiO₂衬底材料放置于抽气方向下风区11cm处，生长过程中将管内的真空度保持于9×10^-1Pa，源材料与衬底材料在石英管中位置关系如图1所示。设置生长PTCDA薄膜的生长温度为230℃，生长时间为50min，生长结束后，待管式炉降至室温后取出衬底材料，得到PTCDA有机发光薄膜。

如图5(a)，在生长温度为230℃，生长时间为50min，衬底材料与源材料的距离为11cm的生长条件下，生长得到的PTCDA薄膜全覆盖于BN衬底的表面，在光学显微镜明场照片中呈亮黄色。用具有450nm波长的LED光源照射PTCDA薄膜，激发出红色荧光，如图5(b)。将PTCDA薄膜进行薄膜厚度表征，根据图5(d)中的台阶高度我们可以测量出PTCDA薄膜的厚度为167nm。

图6中展示了实施例3制备的Me-PTCDI薄膜(a)、对比例1制备的Me-PTCDI薄膜(b)、对比例2制备的PTCDA薄膜(c)以及实施例1制备的有机发光超晶格薄膜(d)在低温下的PL光谱。可以看到，图6(a)中Me-PTCDI薄膜在液氮温度下的PL光谱具有两个发光峰，峰位分别为1.83eV、1.92eV，图6(b)中Me-PTCDI薄膜在液氮温度下的PL光谱具有一个发光峰，峰位为1.82eV，图6(c)中PTCDA薄膜在液氮温度下的PL光谱谱形与Me-PTCDI类似，具有三个发光峰，峰位分别为1.67eV、1.75eV、1.90eV。图6(d)中的实线部分为PTCDA/Me-PTCDI/PTCDA/Me-PTCDI超晶格薄膜在低温(80k)下的PL光谱，PL光谱中出现的较宽的发光峰是有机薄膜层间相互作用的结果；虚线部分是PL光谱的拟合结果，通过拟合可以发现超晶格薄膜的发光光谱中包含着Me-PTCDI和PTCDA薄膜的峰位信息，表明在超晶格结构中，两种薄膜材料并不是简单的机械叠加，而是通过层间作用耦合形成一种具有较宽发光光谱的有机发光材料。

一般而言，有机薄膜的发光强度随薄膜厚度增强，通过与厚度相近的Me-PTCDI薄膜图6(b)以及厚度更大的PTCDA薄膜图6(c)的PL发光峰发光强度的对比，可以看到，由于Me-PTCDI薄膜与PTCDA薄膜层间激子的形成与传输，本发明的有机发光超晶格薄膜表现出明显更强的发光特性。

Claims (9)

1.一种有机发光超晶格薄膜，其特征在于，所述有机发光超晶格薄膜为由两种二维有机分子在衬底表面交替外延生长形成的多层有机发光薄膜，其中，所述二维有机分子选自苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺、N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺和3,4,9,10-四甲酰二亚胺。

2.根据权利要求1所述的有机发光超晶格薄膜，其特征在于，所述两种二维有机分子为苝-3,4,9,10-四羧酸二酐和N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺。

3.一种权利要求1所述的有机发光超晶格薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将第一种二维有机分子的生长源材料置于管式炉的加热温区，衬底置于管式炉抽气方向的下风区，先对管式炉抽真空处理，然后将生长源材料加热至生长温度，在衬底表面外延生长第一层有机发光薄膜；

将生长源材料替换为第二种二维有机分子，控制生长温度，在第一层有机发光薄膜表面生长第二层有机发光薄膜；

重复替换生长源材料，交替生长出多层有机发光薄膜，该多层有机发光薄膜即为有机发光超晶格薄膜。

4.根据权利要求3所述的有机发光超晶格薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬底为二维材料，该二维材料选自石墨烯、氮化硼、二硫化钨或二硫化钼。

5.根据权利要求3所述的有机发光超晶格薄膜的制备方法，其特征在于，所述生长源材料与衬底之间的距离为11～14cm。

6.根据权利要求3所述的有机发光超晶格薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一种二维有机分子的生长温度为210～250℃，生长时间为10～50min。

7.根据权利要求3所述的有机发光超晶格薄膜的制备方法，其特征在于，所述第二种二维有机分子的生长温度为210～250℃，生长时间为10～50min；且第二种二维有机分子的生长温度小于等于第一种二维有机分子的生长温度。

8.根据权利要求3所述的有机发光超晶格薄膜的制备方法，其特征在于，有机发光薄膜生长过程中，控制管式炉内真空度为9×10^-1Pa以下。

9.一种权利要求1所述的有机发光超晶格薄膜用于有机发光场效应晶体管的应用。

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