利用分子共混生长的双极性有机单晶、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了利用分子共混生长的双极性有机单晶、制备方法及其应用，属于光电子技术领域，本发明专利技术利用p型和n型分子共混，通过精确控制共混比例以改变单晶晶体内部电子和空穴迁移率，进而实现良好平衡的双极性传输特性，提高激子复合效率，最终显著提高有机单晶OLED器件的发光效率。本发明专利技术针对有机单晶不平衡的单极性电荷传输限制其OLED器件性能的问题，提供一种利用可控的分子共混生长电荷传输平衡的双极性有机单晶的方法，解决了有机单晶OLED器件性能差的重大难点问题，使得有机单晶OLED器件性能提升显著。

Preparation and application of bipolar organic single crystals grown by molecular blending

【技术实现步骤摘要】
利用分子共混生长的双极性有机单晶、制备方法及其应用
本专利技术属于光电子
，具体涉及通过p型和n型分子的可控共混生长制备电荷传输平衡的双极性有机单晶，并将其应用于发光器件，包括有机场效应晶体管OFET和有机发光二极管OLED，从而实现有机单晶光电器件性能提升的目的。
技术介绍
有机单晶晶体材料具有比无定形薄膜更高的电荷传输特性和更优异的光学性能，这使得它们在光电子领域引起了越来越多的关注并应用于各类光电器件中，如有机发光晶体管(OLET)、有机场效应晶体管(OFET)、光泵浦激光器和有机发光二极管(OLED)。然而，在有机半导体中，单极性电荷传输是一个常见的问题，其中大多数有机半导体具有p型特性，造成空穴和电子迁移率相差高达2～3个数量级。单极性有机半导体极度不平衡的电荷传输，导致激子复合区域靠近金属电极并引起激子猝灭，或在金属和有机界面上产生电荷积累和更高电场，这严重限制OLED的高效率和高稳定性。无定形薄膜OLED的不平衡电荷传输可通过引入pn或pin异质结来补偿，这得益于它们在器件结构设计和制备过程中的灵活性。然而，由于有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用分子共混生长双极性有机单晶的方法，其特征在于，具体步骤如下：/n首先，将p型材料与n型材料粉末按一定质量比混合后置于研钵，并加入有机溶剂，充分研磨待混合物10-30min，置于烘箱内烘干以去除溶剂，得到均匀混合的材料粉末；然后，将混合均匀的粉末置于双温区管式炉的高温升华区；最后，向管式炉中通入流速稳定的载流气体，设置双温区各自的温度和生长时间，开始加温，利用物理气相传输法(PVT)生长出薄片状的、悬挂于石英管壁的双极性单晶。/n

【技术特征摘要】
1.利用分子共混生长双极性有机单晶的方法，其特征在于，具体步骤如下：
首先，将p型材料与n型材料粉末按一定质量比混合后置于研钵，并加入有机溶剂，充分研磨待混合物10-30min，置于烘箱内烘干以去除溶剂，得到均匀混合的材料粉末；然后，将混合均匀的粉末置于双温区管式炉的高温升华区；最后，向管式炉中通入流速稳定的载流气体，设置双温区各自的温度和生长时间，开始加温，利用物理气相传输法(PVT)生长出薄片状的、悬挂于石英管壁的双极性单晶。


2.如权利要求1所述的利用分子共混生长双极性有机单晶的方法，其特征在于，所述p型材料为1,4-双(4-甲基苯乙烯基)苯(BSB-Me)，2,6-二苯基蒽(DPA),1,4-双(5-苯基噻吩-2-基)苯(AC5),2,5-双[4-(5'-苯基噻吩-2'-基)苯基]噻吩(AC′7)，反式1,4-二苯乙烯基苯(trans-DSB),2,5-双(4-联苯-4-基)噻吩(BP1T),2,5-双(4'-甲氧基联苯-4-基)噻吩(BP1T-OMe)，5,5′-二(4-联苯基)-2,2′-联噻吩(BP2T),5,5′-二([1,1′-联苯]-4-基)-2,2′-联呋喃(BP2F),四苯基(TPPy)，4,4′-二苯基亚乙烯基蒽(DPVA)，2,5-二苯基-1,4-二苯乙烯基苯(trans-DPDSB)，a，ω-双(联苯基)对噻吩(BP3T),2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-B]苯并噻吩(C8-BTBT),P6T,α-四噻吩(α-4T)，α-二噻吩(α-6T)，对二甲苯(p-6P),蒽，并四苯，并五苯，苝或红荧烯，n型材料为2,2'-双[4-(三氟甲基)苯基]-5,5'噻唑(BTPB)，1,4-双(5-[4-(三氟甲基)苯基]噻吩-2-基)苯(AC5-CF3)，2,5-bis(4′-cyanobiphenyl-4-yl)thiophene(BP1T-CN)，氟化四氰基喹二甲烷(F2-TCNQ)，PDIF-CN2或二酰亚胺(PTCDI)，p型和n型材料的质量比为100：(0.1-50)。


3.如权利要求1所述的利用分子共混生长双极性有机单晶的方法，其特征在于，所用研磨的有机溶剂为丙酮或乙醇，用量为1-5mL，烘干温度为100-120℃，烘干时间为1-2h；生长单晶晶体所用的混合粉末质量为2-5mg，载流气体为氩气，流速为20-45mL/min，双温区管式炉的高温区温度为250-270℃，低温区温度为230-245℃，生长时间为120-300min。


4.利用分子共混生长的双极性有机单晶，其特征在于，由权利要求1-4任意一项所述的方法制备得到。


5.利用分子共混生长双极性有机单晶的方法制备的有机单晶在发光器件方面的应用。


6.如权利要求5所述的利用分子共混生长双极性有机单晶的方法制备的有机单晶在发光器件方面的应用，其特征在于，
利用本发明的双极性有机单晶制备OFET器件，具体步骤如下：
(1)、衬底准备：
首先，将衬底依次利用丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗，所用时间为10-30min，并用氮气吹干并置于培养皿中，培养皿放置95℃烘箱中，放置时间5-10min；然后，将衬底放入plasma等离子清洗机真空腔中，通入氧气进行等离子表面亲水改性；
(2)、OFET器件的制备：
在衬底上利用匀胶机旋涂一层均匀的有机聚合物层作为绝缘层，并和致密的SiO2薄膜共同作为双层绝缘层；然后，对旋涂有绝缘层的衬底热退火处理，热退火之后，使用防静电镊子将本发明的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪波，冯晶，安明慧，丁然，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22