● 摘要
诱导有机半导体取向结晶的方法，按诱导机理不同，主要分为机械力诱导、无机单晶基底分子束外延、图案化基底诱导、溶剂定向挥发诱导、图案化受限以及毛细力取向诱导等。相比于其它方法，图案化诱导具有明显的优势，该方法不仅可以在微观上使晶体更完美，同时还可以实现对单晶或多晶取向和排布的宏观调控，从而提高器件中载流子的传输，简化器件加工工艺。受已有研究成果的启发，本论文利用纳米压印刻蚀技术和软刻蚀技术实现了有机半导体单晶的定点结晶和取向生长。主要内容如下：
1. 微/纳米图案硅模板的制备。我们通过纳米压印刻蚀结合感应耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma，ICP）刻蚀将母模板上的纳米图案转移到新的硅片上，从而得到不同尺寸的纳米条纹和圆孔形状的硅模板。然后再利用光刻结合ICP刻蚀制备不同尺寸的微米条纹、矩形条纹、圆柱和圆孔等图案的硅模板。这两种方法具有快速、简便、应用范围广、易于制备大面积微/纳米凹凸图案的优点。
2. 熔融纳米压印刻蚀法（Molten nanoimprint lithography，MNIL）制备大面积、高取向的有机小分子半导体单晶纳米线图案。本方法是利用硅模板的纳米条纹图案直接切割有机小分子半导体液膜，在毛细力和外加压力的驱动下，使有机小分子半导体熔融体进入模板与基底形成的沟槽内，随着温度的降低，有机小分子半导体在模板图案内沿着条纹方向受限重结晶，形成高取向的单晶纳米线图案。利用熔融纳米压印法我们成功的制备出了6, 13-双（三异丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯（TIPS-PEN）、蒽、红荧烯、酞菁铜、并五苯的单晶纳米线图案。单晶的尺寸和面积与模板图案尺寸和图案面积一致。
3. 聚合物辅助溶剂蒸汽处理毛细力刻蚀法（Polymer assisted solvent vapor annealing capillary force lithography, PASVACFL）制备大面积、尺寸可控、高取向的单晶图案。该方法是在有机蒸汽的作用下，直接利用硅模板的图案限制有机小分子半导体和聚合物的运动，包含了毛细力驱动聚合物和有机小分子半导体熔融体填充模板与基底形成的沟槽和聚合物辅助有机小分子半导体重结晶两个过程。利用不同尺寸的微米条纹和微米矩形硅模板，我们分别在PMMA和PS表面上形成了大面积、尺寸均一、高取向的蒽和TIPS-PEN的条纹单晶和矩形单晶图案。