一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法
【專利說明】一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法，屬于有機光電子技術領域。
【背景技術】
[0003]紅熒烯(Rubrene，CH)，5.6.11.12-四苯基四苯，紅色至淺棕色結晶或結晶性粉末，屬于多環芳烴簇(PHA)化合物，由四并苯環和四個苯基組成。紅熒烯是一種高迀移率的有機半導體材料，目前，已知單晶迀移率高達15-40 cm2/Vs，是目前發現的有機半導體中載流子迀移率較高的材料。而且，紅熒烯具有低的升華溫度，在可見光區域具有窄的吸收光譜和很低的吸收系數。因此，紅熒烯被認為是最有潛力的一種有機半導體材料。
[0004]薄膜圖案化的方法一般是采用光刻法，在薄膜上涂布一層光刻膠，然后通過帶有圖形的掩膜板，經過曝光，顯影，刻蝕，去膠等步驟，形成薄膜的圖案化。但是，對于超薄有機薄膜，光刻的過程會破壞薄膜結構，進而降低薄膜的迀移率。同時，工藝成本高，花費的時間也長。
[0005]本發明是一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法。利用了室溫條件下紅熒烯真空沉積過程中，通過控制生長速率和沉積周期，沉積的紅熒烯晶體薄膜就會出現孔洞狀圖案分布，即在氧化硅襯底上出現圓形孔狀圖案的特點，實現了自組裝有序生長，圖案化薄膜的過程，省去了光刻工藝過程，直接在襯底上生長出圖案化的薄膜，并且，圖案化孔洞的尺寸可以通過生長周期及生長速率調控。
【發明內容】
[0006]本發明是一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法，通過采用真空蒸鍍的方法，利用自組裝有序圖案化生制備紅熒烯薄膜。室溫條件下，通過控制生長速率和沉積周期，沉積的紅熒烯晶體薄膜就會出現孔洞狀圖案分布。平面圖案如圖1所示。斷面圖案如圖2所示。紅熒烯聚集處A、C、E、G、I都是導電的半導體部分，而紅熒烯未聚集處B、D、F、Η則不導電的。
[0007]本發明是一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法。薄膜結構如圖3所示，Si基底⑴襯底溫度為20 °C ;Si02絕緣層(2)，厚300 nm;紅熒烯層(3)，厚50 nm。其中，襯底包括Si基底(1)，Si02絕緣層(2)。其紅熒烯層采用沉積、自組裝間隔生長的方式，并控制不同的沉積速率和時間的方法，多次循環，獲得紅熒烯在Si02絕緣層上呈圖案化生長。所采用的設備為七工位0EL/EL光電薄膜聯合制備系統。
[0008]圖案化生長技術制備紅熒烯薄膜的生長過程如圖4所示。真空氛圍下，在S1jl之上沉積紅熒烯層，厚度為50 nm，控制沉積速率和生長周期，先快速沉積紅熒烯10 nm左右，在S1jl上形成紅熒烯分子的點狀聚集，快速沉積的目的是讓襯底上分布足夠的成核分子，如圖4(A)所示；然后停止5min，目的是讓紅熒烯分子在足夠的時間內分子有序排列，聚集長大，如圖4 (B)所示；接著再繼續沉淀10 nm，然后停止5 min實現分子的自組裝排列，如圖4 (C)所示，讓紅熒烯到繼續長大。如此5個周期的生長過程后，紅熒烯實現分子的聚合生長和自組裝排列，形成孔狀圖案化生長薄膜，如圖4 (D)為平面示意圖，圖4 (E)為拋面示意圖。圖案化孔的大小可以根據沉積的周期控制。
【具體實施方式】
[0009]如圖3所示，Si基底(1)，襯底溫度為20 °C; Si02絕緣層(2)，厚300 nm;紅熒烯層(3)，厚 50 nm。
[0010]具體實現過程:襯底由基底Si (1)和其表面附有一層300 nm厚的Si02 (2)組成；將襯底清洗干凈后放入七工位0EL/EL光電薄膜聯合制備系統的反應室中；反應室真空度抽至小于6.0 X 10 4 Pa ;在襯底上真空蒸鍍一層紅熒烯層，厚度為50 nm,襯底溫度為20°C。首先按照2 nm/min的蒸鍍速度沉積，厚度為10 nm左右，在Si02層上形成紅焚稀分子的點狀聚集；然后停止5 min實現分子的自組裝排列；接著再以0.5 nm/min的蒸鍍速度繼續沉積，厚度為10 nm，然后再停止5min實現分子的自組裝排列。如此5個周期的生長過程。形成的圖案化紅熒烯的原子力形貌圖，如圖5所示。
[0011]【附圖說明】:
圖1為基于圖案化生長技術制備的紅熒烯薄膜平面示意圖。
[0012]圖2為基于圖案化生長技術制備的紅熒烯薄膜斷面示意圖。
[0013]圖3為基于圖案化生長技術制備的紅熒烯薄膜結構示意圖。
[0014]圖4為基于圖案化生長技術制備的紅熒烯薄膜的生長示意圖。
[0015]圖5為基于圖案化生長技術制備的紅熒烯薄膜的原子力顯微鏡形貌圖。
【主權項】
1.本發明是一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法，實現過程為:Si基底⑴，襯底溫度為20°c ; Si02絕緣層(2)，厚300 nm;紅熒烯層(3)，厚50 nm ;在襯底上真空蒸鍍一層紅熒烯層，厚度為50 nm,襯底溫度為20°C;首先按照2 nm/min的蒸鍍速度沉積，厚度為10 nm左右，在S1jl上形成紅熒烯分子的點狀聚集；然后停止5min實現分子的自組裝排列；接著再以0.5 nm/min的蒸鍍速度繼續沉積，厚度為10 nm，然后再停止5min實現分子的自組裝排列；如此5個周期的生長過程。
【專利摘要】本發明是一種紅熒烯薄膜自組裝有序圖案化生長制備的方法，即在真空氛圍中，在SiO2層之上沉積紅熒烯層，通過沉積、停歇的多次循環，實現自組裝排列的孔狀圖案化紅熒烯薄膜，紅熒烯聚集處為半導體的導電溝道部分，而紅熒烯未聚集的孔洞處是不導電部分。從而實現免去光刻的自組裝圖案化生長，達到有序、可控圖案化生長的目的。
【IPC分類】C23C14/12, C23C14/24
【公開號】CN105385993
【申請號】CN201510744112
【發明人】王麗娟, 謝強, 朱成, 張玉婷, 孫麗晶, 李占國, 王勇
【申請人】長春工業大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月6日