● 摘要
近年来,有机半导体材料因为具有低廉的应用成本,简单的加工工艺,广阔的选材范围,灵活的性质调节,与柔性基片兼容性好的特点越来越受到人们的关注。然而,与无机晶体材料以共价或离子键的形成方式所不同的是,有机半导体晶体是通过较弱的分子间力相互作用排列而成,因此在光电性能上跟无机半导体材料相比还存在一定的差距。单晶材料不存在晶界,分子排列有序,缺陷较少,从而降低了电荷陷阱浓度,使大幅提高有机半导体的迁移率成为可能。本论文探讨了几种简单的小分子有机半导体的单晶制备方法,并成功制备出了高取向的有机半导体单晶阵列。主要内容如下:
1. 通过溶剂蒸汽退火(Solvent Vapor Annealing,SVA)方法获得小分子有机半导体单晶。该方法是一种经济高效的小分子半导体晶体生长制备方法,通过将有机半导体的多晶或无定形态薄膜置于溶剂蒸汽中处理,使薄膜分子活化再结晶,进而得到小分子半导体的单晶。同时对这种方法的各种影响因素进行了讨论,包括退火溶剂的种类,退火温度,聚合物介质的引入等。
2. 空间受限溶剂蒸汽退火(Space Confined Solvent Vapor Annealing,SCSVA)法制备取向一致的单晶图案。该方法结合溶剂蒸汽退火和压印技术,在溶剂蒸汽退火过程中使用带有图案的硅模板对晶体生长进行限制,制备大面积高取向的单晶阵列。利用该方法,我们获得了蒽,6, 13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-PEN),和红荧烯的单晶阵列。
3. 熔融热压法在基底上获得具有一定取向的大面积的单晶薄膜。该方法是在高温下通过将半导体晶体熔融,然后在压力下冷却结晶形成大面积的单晶薄膜,方法操作简单,制备周期短,适于大面积加工。
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