一种基于物理气相沉积的P型与N型有机半导体共晶材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料及其制备方法，获得具有独特和优异光电特性的有机半导体共晶材料，发明专利技术还涉及制备这类有机半导体共晶材料的制备方法。本发明专利技术还公开一种F

A p-type and n-type organic semiconductor eutectic material based on physical vapor deposition and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于物理气相沉积的P型与N型有机半导体共晶材料及制备方法
本专利技术涉及有机光电子材料领域，具体涉及一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料及其制备方法，特别是采用二种或二种以上有机分子以特定的成分比例形成共晶，获得具有独特和优异光电特性的有机半导体共晶材料，发专利技术还涉及制备这类有机半导体共晶材料的制备方法。
技术介绍
在热处理工业，冶金工业中，一定成分的合金液体在共晶反应温度下,冷却、凝固、结晶为两种或更多致密晶体混合物称为共晶，共晶合金具有特定的凝固点。与无机材料相比，有机半导体材料具有许多显著的优势，如成本低、重量轻、易于自组装、机械柔韧性。在有机材料，特别是药物共晶制备
，由两种或多种分子以一定化学计量比通过非共价键结合而成共晶，可获得在溶解度、溶出速率、生物利用度以及稳定性等方面优于原料药的共晶药物。共晶体系中，分子间通过氢键、范德华键、卤键等非共价键相互结合，是热力学、动力学、分子间相互作用的结果。共晶制备方法直接影响成品含量、晶型、粒度分布与晶体形貌等理化性质。在药物共晶制备
，按照方法中是否有溶剂参与，将共晶制备技术分为溶剂依赖型与无溶剂型。溶剂依赖型为传统共晶制备方法，包括：蒸发结晶、冷却结晶、溶析结晶、平衡搅拌转晶、超声辅助、超临界流体技术、RESS法、SAS法、喷雾干燥、冷冻干燥蒸气扩散、高压均质等。无溶剂共晶制备技术，制备过程中不需要溶剂的参与，减小溶剂化物生成的可能性，包括：干法研磨、湿法研磨、添加聚合物研磨、热熔挤出技术、添加基质共结晶、熔融结晶、熔融喷雾、微波诱导结晶技术等。近年来，有机半导体材料在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、量子计算等领域的应用取得较大的进展，但探索新技术方法制备优于单质材料光电特性的有机半导体共晶材料并应用有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、量子计算等于方面的研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上问题，提出一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料及其制备方法，特别是采用二种或二种以上有机分子通过氢键、π-π堆积作用、范德华力或其他非共价键作用下，以固定的化学计量比结合形成具有优异光电特性的共晶，包括提升载流子传输特性、隔离磁矩、增强非线性光学特性等，专利技术还涉及制备这类有机半导体共晶材料的制备方法。本专利技术解决上述问题采用的技术方案是：一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料，采用二种或二种以上有机小分子以特定的成分比例形成共晶，获得具有独特和优异光电特性的有机半导体共晶材料。一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料，这些P型与N型有机小分子半导体材料包括但不限于以下材料，包括但不限于通过对以下材料的分子剪裁制备的可升华的P型与N型有机小分子半导体材料。P型与N型有机小分子半导体材料包括：酞菁铜、酞菁镍、酞菁锌、酞菁钴、酞菁铂、自由酞菁、酞菁氧钛、酞菁氧钒、噻吩齐聚物、聚噻吩、并四苯、并五苯、酚箐类化合物、苝、红荧烯、苝酐、富勒烯、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、Almqs、Zn(5Fa)2、BeBq2、氟代酞菁铜、氟代酞菁锌、氟代酞菁铁和氟代酞菁钴。一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料的制备方法，二种或二种以上有机小分子采用物理气相沉积升华，在其升华过程中对采用独立升温和控温，独立调控二种或二种以上有机小分子材料的温度场、温度梯度、气氛压强、气体流量、气体温度，以及通过调控有机小分子材料在气相状态下电场强度、磁场强度和电磁波频率等较好地控制有机半导体共晶材料的结构、形貌、尺寸和生长方向。一种F16CuPc与CuPc共晶纳米线，其X-射线衍射谱在衍射角度2θ为6.5±0.1°、8.6±0.1°、14.1±0.1°、24.5±0.1°、26.5±0.1°、27.6±0.1°处具有特征峰。优选地，F16CuPc与CuPc共晶纳米线在拉曼光谱的173.05cm-1、233.48cm-1、255.74cm-1、594.48cm-1、678.76cm-1、831.43cm-1、1036.8cm-1、1141.55cm-1、1337.15cm-1、1448.48cm-1、1523.22cm-1、1586.83cm-1处具有特征峰。优选地，F16CuPc与CuPc共晶纳米线在傅氏转换红外线光谱732.37cm-1、749.72cm-1、839.40cm-1、964.27cm-1、1090.11cm-1、1151.34cm-1、1275.25cm-1、1322.02cm-1、1461.84cm-1、1490.77cm-1、1526.45cm-1、1632.52cm-1具有特征峰。本专利技术还提供了一种F16CuPc与CuPc共晶纳米线的制备方法，以F16CuPc和CuPc为原料，通过气相沉积法使F16CuPc和CuPc在生长区上生长，得到F16CuPc与CuPc共晶纳米线。该制备方法包括下列步骤：1)以质量比为6:4的F16CuPc和CuPc为原料置于水平管式炉密封管中的加热区域；2)对管式炉抽真空后，密封管内通入流量稳定的载气，在载气氛围下，将加热区域加热至420℃-480℃后保温300-600min，使F16CuPc和CuPc原料升华；3)通过载气，引导升华的F16CuPc和CuPc的原料离开加热区域，至生长区域冷却后得到F16CuPc和CuPc的共晶纳米线；水平管式炉可以为单温段管式炉也可以为多温段管式炉，生长区域可以靠近加热区域也可以通过隔温材料与加热区域隔开。水平管式炉为多温段管式炉时，密封管包括梯度设置的不同温度区域，中温段加热至100-300℃，生长区域的温度低于200℃，各个温度区域之间填充有隔温材料，所述隔温材料中设置有通气孔，通气孔的直径为5mm，以使得引导F16CuPc和CuPc升华的载气通过。优选地，隔温材料为硅酸钙或硅酸铝，所述通气孔由两端通孔的小石英管组成。优选地，步骤2中的加热方式采用阶梯加热的方式，升温速率为1-8℃/min。优选地，所述密封管的材质为石英或不锈钢或硅或氧化铝或陶瓷或玻璃，所述载气为氮气，所述载气通入密封管时的流速为0.1-0.7L/min。相对于现有技术，本专利技术取得的有益效果为：1、本专利技术提供的一种P型与N型共晶有机半导体材料及其制备方法，采用二种或二种以上有机分子通过氢键、π-π堆积作用、范德华力或其他非共价键作用下，以固定的化学计量比结合形成具有优异光电特性的共晶，提升了载流子传输特性、隔离磁矩、增强非线性光学特性等，相较于现有技术能更好地应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、量子计算等领域中。2、本专利技术提供了一种具有特定结构的F16CuPc和CuPc混合的纳米线新晶体，其均匀性好，物理和化学性质良好，如易于自组装、机械柔韧性、光谱吸收能力和载流子迁移率等，能更好地应用于光电导材料、有机发光二极管、有机光伏、液晶彩色显示等领域中；3、本专利技术提供的制备方法不需要真空或加压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料，其特征在于，采用二种或二种以上有机小分子以特定的成分比例形成共晶，获得具有独特和优异光电特性的有机半导体共晶材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料，其特征在于，采用二种或二种以上有机小分子以特定的成分比例形成共晶，获得具有独特和优异光电特性的有机半导体共晶材料。


2.根据权利要求1所述的一种物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料，其特征在于，所述P型与N型有机小分子半导体材料包括：酞菁铜、酞菁镍、酞菁锌、酞菁钴、酞菁铂、自由酞菁、酞菁氧钛、酞菁氧钒、噻吩齐聚物、聚噻吩、并四苯、并五苯、酚箐类化合物、苝、红荧烯、苝酐、富勒烯、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、Almqs、Zn(5Fa)2、BeBq2、氟代酞菁铜、氟代酞菁锌、氟代酞菁铁和氟代酞菁钴。


3.权利要求1或2所述的物理气相沉积P型与N型共晶有机半导体材料的制备方法，其特征在于，二种或二种以上有机小分子采用物理气相沉积升华，其升华过程中采用独立升温和控温，独立调控二种或二种以上有机小分子材料的温度场、温度梯度、气氛压强、气体流量、气体温度，以及通过调控有机小分子材料在气相状态下电场强度、磁场强度和电磁波频率等较好地控制有机半导体共晶材料的结构、形貌、尺寸和生长方向。


4.一种F16CuPc与CuPc共晶纳米线，其特征在于，F16CuPc与CuPc共晶纳米线的X-射线衍射谱在衍射角度2θ为6.5±0.1º、8.6±0.1º、14.1±0.1º、24.5±0.1º、26.5±0.1º、27.6±0.1º处具有特征峰。


5.根据权利要求4所述的一种F16CuPc与CuPc共晶纳米线，其特征在于，F16CuPc与CuPc共晶纳米线在拉曼光谱的173.05cm-1、233.48cm-1、255.74cm-1、594.48cm-1、678.76cm-1、831.43cm-1、1036.8cm-1、1141.55cm-1、1337.15cm-1、1448.48cm-1、1523.22cm-1、1586.83cm-1处具有特征峰。


6.根据权利要求4所述的一种F16CuPc与CuPc共晶纳米线，其特征在于，F...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，邹涛隅，聂陟枫，段良飞，何云飞，宋玉敏，郭婷婷，常佳伟，陈秋园，
申请(专利权)人：昆明学院，
类型：发明
国别省市：云南;53