本发明专利技术公开了一种基于重金属诱导有机半导体薄膜结晶取向的喷墨打印方法，其特征在于：取基底，在其局部蒸镀重金属层，形成重金属区域、基底区域及重金属区域和基底区域的交界线；通过喷墨打印的方式，以重金属区域中的一点为打印起点、以基底区域中的一点为打印终点，制备有机半导体薄膜，令有机半导体薄膜在重金属区域的长度为Lr，令有机半导体薄膜的总长为Ls，令η=Lr/Ls，则η满足η=14.1%～76.5%。本发明专利技术在以喷墨打印的方式制备有机半导体薄膜时，利用重金属相对于基底表面具有较大的表面能色散分量，诱导有机半导体薄膜的结晶取向，所制备的有机半导体薄膜的厚度均匀，并具有结晶取向，适合制作高性能有机薄膜晶体管。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其特征在于：取基底，在其局部蒸镀重金属层，形成重金属区域、基底区域及重金属区域和基底区域的交界线；通过喷墨打印的方式，以重金属区域中的一点为打印起点、以基底区域中的一点为打印终点，制备有机半导体薄膜，令有机半导体薄膜在重金属区域的长度为Lr，令有机半导体薄膜的总长为Ls，令η=Lr/Ls，则η满足η=14.1%～76.5%。本专利技术在以喷墨打印的方式制备有机半导体薄膜时，利用重金属相对于基底表面具有较大的表面能色散分量，诱导有机半导体薄膜的结晶取向，所制备的有机半导体薄膜的厚度均匀，并具有结晶取向，适合制作高性能有机薄膜晶体管。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
有机电子材料和器件由于其具有柔性、轻型、易加工及可通过分子设计调控性能等特点，近年来受到广泛关注和深入研究。微图案化加工技术是实现电子器件及其集成加工的必要手段，也是有机电子研究领域的一个热点问题。许多简单高效的非传统图案化加工方法被开发出来并应用于有机电子器件的加工中，主要包括丝网印刷、刚性掩模技术、软印刷、纳米压印、激光热传递打印、喷墨打印等。这些技术充分发挥了有机材料易加工的特点，同时可以在图案化过程中保护有机电子材料的性能不会因为加工工艺的原因受到损害。近年来，有机薄膜晶体管(organic thin film transistor, 0TFT)器件的研究和应用快速发展，作为下一代新的显示技术备受人们的关注。与硅基晶体管相比，OTFT具有更多的优点:首先有机薄膜的制备方法灵活简便，如Langmuir-Blodgett (LB)技术、分子自组装技术、真空蒸镀、喷墨打印等；其次有机薄膜的制备工艺对设备要求比较低，不需要高温热处理，从而降低了生产成本。同时，使用有机材料可以通过适当地修饰有机分子结构来改善OTFT器件的性能。除此之外，OTFT器件还具有很好的柔韧性，携带起来更加方便。有研究表明，对“全有机”晶体管(全部用有机材料制成的晶体管)进行适度地扭曲或弯曲，并不会明显地改变器件的电学特性，这种优良的特性进一步拓宽了 OTFT的使用范围。在学术界和工业 界，溶液法制造OTFT得到越来越多的关注。比起其它方法，基于有机溶液的OTFT工艺由于其低温和无需真空的制造过程，具有可低温制造、制造成本低等优点，已经引起广泛关注。而喷墨打印是目前用于制备OTFT器件的最有前途的溶液法之一。喷墨打印技术是将数字图形直接通过相应设备传递到衬底上形成图案化薄膜，因此不需要原始的模板，同时可以高效的实现有机薄膜在柔性和大面积基底上的图案化加工，因此被认为是最具有工业化前景的技术。其中喷墨打印技术可充分发挥有机分子可溶液加工的特点，同时对基底材质没有特别要求，因此被用于高分子有机发光二极管、高分子有机薄膜晶体管及其集成器件的加工中，得到了性能较好的薄膜器件。在溶液处理的OTFT材料中，6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-PEN)因其高迁移率和开关比已被广泛用作OTFT的有源层。然而TIPS-PEN薄膜由于其晶相形貌和取向的差异，导致在一个基片上打印的薄膜在电学性能上有很大差异。控制好薄膜的厚度均匀性和结晶行为，是提高TIPS-PEN等小分子有机半导体薄膜场效应迁移率和单个器件性能的必要过程，也是提高相应器件性能均匀性的有效手段。实验研究表明，衬底与墨水中溶质分子的相互作用，特别是衬底与溶质分子间的范德华力是影响墨水干燥成膜过程的关键因素，较大的衬底表面能色散分量有利于溶质分子在溶液边缘发生固定和自组装生长形成较大尺寸的晶体薄膜。现有的方法有:以TIPS-PEN为溶质，二氯苯为溶剂配制墨水。通过加入十二烷，诱导产生马兰戈尼流动，配合溶剂蒸发引起的径向流动形成环流，藉此完成单点的自组装过程，使其具有中心辐射状的结晶取向。但该方法的有效性仅在单点打印工艺中得到了验证，而对于打印单线条或多线条组成的薄膜，由于液体比表面积的下降，该方法的实施效果并不理想。此外，以TIPS-PEN为溶质，以四氢化萘为溶剂配制墨水。通过在绝缘层上旋涂PaMS层，在70°C下打印形成双组分共混物，干燥时通过垂直相分离作用完成自组装膜，相应的薄膜具有较好的均匀性。该方法的缺点是需要采用较高的工艺温度且制备工艺复杂。因此，有必要开发新的替代技术来拓展喷墨打印技术的应用范围。
技术实现思路
为了解决喷墨打印中墨水各向同性的铺展行为带来的结晶取向的不确定性，本专利技术提出采用重金属诱导有机半导体薄膜结晶取向的喷墨打印方法，通过简单的低成本工艺，利用固相表面诱导作用控制溶液中有机半导体分子的自组装成膜过程，在提高薄膜厚度均匀性的同时，形成有利于电子迁移的结晶取向。本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案:本专利技术基于重金属诱导有机半导体薄膜结晶取向的喷墨打印方法，其特点在于:取基底，在所述基底的局部蒸镀重金属层，形成重金属区域、基底区域及重金属区域和基底区域的交界线；通过喷墨打印的方式，以重金属区域中的一点为打印起点、以基底区域中的一点为打印终点，制备有机半导体薄膜，令有机半导体薄膜在所述重金属区域的长度为Lp令有机半导体薄膜的总长为Ls，令η =L,/LS，则η满足η =14.1%?76.5%。本专利技术基于重金属诱导有机半导体薄膜结晶取向的喷墨打印方法，其特点也在于:所述重金属层所用重金属的原子序数大于26。所述重金属层的厚度为5?50nm。所述重金属层的表面能色散分量比所述基底的表面能色散分量大5%?15%。重金属层可以设计为任意形状，重金属区域和基底区域的交界线也可以为任意形状，基底也具有多种选择，例如图案化的基底。所述有机半导体薄膜为6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄膜。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在:1、本专利技术在以喷墨打印的方式制备有机半导体薄膜时，利用重金属层的表面能色散分量比打印基底的表面能色散分量大5%?15%，诱导有机半导体薄膜的结晶取向，所制备的有机半导体薄膜的厚度均匀，并具有结晶取向，适合制作高性能有机薄膜晶体管；2、本专利技术基于重金属诱导有机半导体薄膜结晶取向的喷墨打印方法，解决了现有通过喷墨打印制备的有机半导体薄膜结晶取向的偶然性问题；3、本专利技术的工艺简单、易于操作。【专利附图】【附图说明】图1为35°C条件下在Au/PVP界面打印单点阵列及其偏光图片；图2为35°C条件下在Au/PVP界面打印单点形貌:a为Au界面；b为Au-PVP交界界面；c为PVP界面；d、e、f分别为a、b、c对应的偏光图片；图3为金对薄膜结晶取向诱导作用的模型示意图；图4为35°C条件下在不同Π值打印单线条薄膜形貌:a为n〈_Ds/2Ls，b为n =14.1%，c 为 η =28.3%, d 为 η =48.1%，e 为 η =64.4%、f 为 η =76.5%、g ~I 依次为 a ~f所对应的偏光图片。具体实施例本实施例基于金属诱导有机半导体薄膜结晶取向的喷墨打印方法是取基底，在其局部蒸镀重金属层，形成重金属区域、基底区域及重金属区域和基底区域的交界线；通过喷墨打印的方式，以重金属区域中的一点为打印起点、以基底区域中的一点为打印终点，制备有机半导体薄膜，令有机半导体薄膜在所述重金属区域的长度为Lp令有机半导体薄膜的总长为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王向华，秦梦芝，元淼，吕国强，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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