一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法與流程

本發明屬于塑料電子科技與工業技術領域，尤其涉及一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法。

背景技術：

有機納米顆粒材料是納米材料的重要組成部分，它具有穩定的形態結構，可通過聚合方式和聚合單體從分子水平上來設計合成和制備，且易控制其尺寸大小和顆粒的均一性，使其在具有納米材料的表面效應，量子尺寸效應，宏觀量子隧道效應的同時，還具有其他特定功能，如溫度、酸堿度、電場和磁場等響應度。近年來，有機納米材料由于其具有光電性質且微納結構可控引起了大家的廣泛關注，已應用于多個領域，例如在有機場效應晶體管存儲器、光波導、激光等器件。基于小分子的有機納米結構有望構筑新穎的小型微納器件，并且具有獨特的性能，可以補充或媲美碳納米管和無機納米結構在微納光電器件中的應用。

由于有機分子可呈現出結構的多樣性，易裁剪性，組裝成本低等特點，從而使有機納米材料呈現出無機或金屬納米材料無法具備的許多功能。例如有機納米材料由于其具有機械性而在柔性電子器件中得到廣泛應用，使其實現了存儲可穿戴化。

本發明提供一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，可通過調控兩種摻雜溶液的溶度、體積比以及旋涂時的轉速來調控納米柱的粗細、大小和高度。所述的納米柱薄膜能夠有效改善與有機活性層的接觸面積，從而改善其所制備的有機場效應晶體管存儲器的存儲特性，并具有大存儲窗口、高光響應速度、高存儲密度和高數據穩定性等特點。

技術實現要素：

解決的技術問題：本發明主要是提出一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，解決現有技術中存在存儲容量低、電荷穩定性低、制備成本高、應用不方便和工藝復雜等技術問題。可通過水溶液綠色加工制備納米柱薄膜層以加大接觸面積來提高穩定性的制備方法，本發明在現有通用測試表征設備的基礎上不增加大型測試工藝、技術難度，提供一種簡單的方法制備納米柱電荷存儲層，具有極強的普適性。

技術方案：一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，包括如下步驟：

第一步：將位阻胺材料和寬帶隙半導體材料分別溶于低沸點溶劑，濃度均為3mg/ml，制得位阻胺材料溶液和寬帶隙半導體材料溶液；

第二步：將第一步中配制的位阻胺材料溶液與寬帶隙半導體材料溶液按體積比1:5共混，靜置；

第三步：在襯底上依次形成柵電極和柵絕緣層，柵絕緣層的厚度為300nm，制成基片，基片依次用丙酮、乙醇和去離子水各超聲清洗10min，超聲頻率為100khz，再用高純氮氣將基片表面液體吹干，之后放入120℃的烘箱中烘干；

第四步：將烘干后的潔凈基片使用紫外臭氧處理3~5min；

第五步：將第四步處理好的基片表面旋涂第二步配制好的溶液，旋涂轉速為3000r/min，旋涂時間30s，厚度控制在5~50nm，在空氣中，將旋涂好的基片放在80℃的烘箱里干燥退火30min，制得天然納米柱薄膜；

第六步：通過原子力顯微鏡afm觀測天然納米柱薄膜的形貌，天然納米柱直徑高度在10-20nm。

作為本發明的一種優選技術方案：所述襯底選自重摻雜硅片、玻璃片或塑料pet，柵電極選自高摻雜硅、鋁、銅、銀、金、鈦或鉭，柵絕緣層選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、聚苯乙烯ps或聚乙烯吡咯烷酮pvp。

作為本發明的一種優選技術方案：所述第一步中低沸點溶劑為甲苯。

作為本發明的一種優選技術方案：所述第五步中的旋涂過程是在空氣中進行，空氣濕度為40-50%。

作為本發明的一種優選技術方案：所述位阻胺材料采用三元環分子，寬帶隙半導體材料采用三羥甲基丙烷。

有益效果：本發明所述一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：1、本發明提供一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，能夠在使用目前通用的原子力顯微鏡測試的前提下，不需要增加額外的分析測試系統，能較好地測試出納米柱薄膜的形貌，有較好的可視化效果；2、本發明提供的這種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，采用簡單的旋涂工藝能夠在不增加工藝復雜度并且在簡單的設備制備的前提下，增大電荷存儲層和有機活性層之間的接觸面積，為設計具有高存儲密度的有機晶體管存儲器的商業化推廣提供一種可行的思路；3、本發明可廣泛應用于各類聚合物、可溶小分子駐極體型的納米柱薄膜的產生；4、本發明通過采用納米柱薄膜為電荷存儲層，與有機活性層接觸面積大大提高，使得存儲容量以及電荷穩定性得到很大的提升，在有機場效應晶體管存儲器中有著巨大的潛在應用前景，并且降低了器件制備成本，便于推廣、應用；5、納米柱的粗細、大小和高度可調，從而改善其所制備的有機場效應晶體管存儲器的存儲特性，并具有大存儲窗口、高光響應速度、高存儲密度和高數據穩定性等特點；6、在現有通用測試表征設備的基礎上不增加大型測試工藝、技術難度，提供一種簡單的方法制備納米柱電荷存儲層，具有極強的普適性，便于推廣、應用；7、建議添加實驗數據作為有益效果，審查員后期審查中更能直觀的明了本申請的技術效果。

附圖說明：

圖1為本發明實例所采用的納米柱薄膜結構示意圖；

圖2為實施例1中具有納米柱結構的有機電荷存儲層的afm照片。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明：

實施例1

如圖1和圖2所示，第一步：將三元環分子wg3溶解于未經額外除水處理的有機溶劑甲苯中，濃度均為3mg/ml，使其分散均勻，將三羥甲基丙烷tmp溶解于未經額外除水處理的有機溶劑甲苯中，溶液濃度為3mg/ml，靜置24h，使其分散均勻；

第二步：將第一步中配置的wg3溶液與三羥甲基丙烷tmp溶液按體積比1:5共混，搖晃均勻后靜置，使其分散均勻；

第三步：在重摻雜硅片上依次形成高摻雜硅層和二氧化硅層，二氧化硅層的厚度為300nm，制成基片，基片依次用丙酮、乙醇、去離子水各超聲清洗10min，超聲頻率為100khz，再用高純氮氣將基片表面液體吹干以保證基片表面潔凈，之后放入120℃的烘箱中烘干；

第四步：將烘干后的潔凈基片使用紫外臭氧處理3~5min；

第五步：在空氣濕度為40-50%空氣中，將第四步處理好的基片表面旋涂第二步配置好的溶液，旋涂轉速為低轉速3000r/min，旋涂時間30s，厚度控制在50nm，在空氣中，將旋涂好的基片放在80℃的烘箱里干燥退火30min，制得天然納米柱薄膜，afm照片如圖2所示；

第六步：通過原子力顯微鏡afm觀測天然納米柱薄膜的形貌，天然納米柱直徑高度在10-20nm，呈現規則的幾何形狀，表面光滑平整、粗細均勻的晶體結構。

所有測試結果表明，本發明所涉及的一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，制備過程操作簡單，成本低廉，主要工藝過程在溶液中完成、節約能源，并且能夠大規模生產應用于有機場效應存儲器中。

本發明提供一種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，能夠在使用目前通用的原子力顯微鏡測試的前提下，不需要增加額外的分析測試系統，能較好地測試出納米柱薄膜的形貌，有較好的可視化效果；本發明提供的這種自組裝的天然納米柱薄膜的形成方法，采用簡單的旋涂工藝能夠在不增加工藝復雜度并且在簡單的設備制備的前提下，增大電荷存儲層和有機活性層之間的接觸面積，為設計具有高存儲密度的有機晶體管存儲器的商業化推廣提供一種可行的思路；本發明可廣泛應用于各類聚合物、可溶小分子駐極體型的納米柱薄膜的產生；本發明通過采用納米柱薄膜為電荷存儲層，與有機活性層接觸面積大大提高，使得存儲容量以及電荷穩定性得到很大的提升，在有機場效應晶體管存儲器中有著巨大的潛在應用前景，并且降低了器件制備成本，便于推廣、應用；納米柱的粗細、大小和高度可調，從而改善其所制備的有機場效應晶體管存儲器的存儲特性，并具有大存儲窗口、高光響應速度、高存儲密度和高數據穩定性等特點；在現有通用測試表征設備的基礎上不增加大型測試工藝、技術難度，提供一種簡單的方法制備納米柱電荷存儲層，具有極強的普適性，便于推廣、應用；建議添加實驗數據作為有益效果，審查員后期審查中更能直觀的明了本申請的技術效果。

上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。