一种有机异质结纳米线阵列及其制备方法和光电器件技术

本发明专利技术公开了一种有机异质结纳米线阵列及其制备方法和光电器件，该制备方法包括：在衬底的表面制备纳米级沟道阵列，而后对该表面进行疏水处理；借助具有第一通孔阵列的第一掩模版，通过物理气相沉积在所述表面制备金属酞菁纳米线阵列；再借助具有第二通孔阵列的第二掩模版，通过物理气相沉积在所述表面制备三(8

【技术实现步骤摘要】
一种有机异质结纳米线阵列及其制备方法和光电器件


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，尤其是涉及一种有机异质结纳米线阵列及其制备方法和光电器件。

技术介绍

[0002]有机异质纳米线为研究电荷产生、注入、传输和光电转换等物理过程，研发专利技术微纳器件以及此类器件间的互联互通提供了一类特殊的材料平台，在现代电子和光子领域具有重要研究意义。更重要的是，含有两种或两种以上功能材料的结构和独特的异质结界面可能会增强原有性能甚至产生新的特殊性能。与无机材料相比，包括有机小分子、聚合物在内的有机半导体具有质量轻、成本低、可调的分子设计等特性，基于这些特性近些年来人们在一维有机p
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n异质结的合成和制备方面做出了巨大的努力，以促进其在下一代有机微纳电子和光子学中的应用。此外，有机异质纳米线结构同样具有较大的比表面积，其异质界面有助于增强载流子的分离和收集效率，以研发高性能紧凑型光电器件。
[0003]为批量构筑有机异质纳米线光电器件，首要任务是获得有机异质纳米线阵列。目前制备有机异质纳米线阵列的主流方法是先通过溶液法合成所需的异质纳米线，然后再经二次衬底转移和排列等过程获得纳米线水平阵列。以上溶液法生长的纳米线杂乱无序，进而不能准确定位纳米线异质结位置，更无法实现纳米线器件的原位大规模构筑和集成，且制备过程中所用到的溶剂和产生的副产物易对纳米线造成不可控污染，进而会影响纳米线器件的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种有机异质结纳米线阵列及其制备方法和光电器件，该制备方法可实现有机异质结纳米线的定向生长和对齐，可实现纳米线器件阵列的原位大规模构筑和集成。
[0005]本专利技术的第一方面，提出了一种有机异质结纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、在衬底的表面制备纳米级沟道阵列；
[0007]S2、对所述表面进行疏水处理；
[0008]S3、借助具有第一通孔阵列的第一掩模版，通过物理气相沉积在所述表面制备金属酞菁纳米线阵列；
[0009]S4、借助具有第二通孔阵列的第二掩模版，通过物理气相沉积在所述表面制备三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列，其中，所述第二通孔阵列用于控制所述三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列的生长区域，使得所述三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列与所述金属酞菁纳米线阵列搭接，制得有机异质结纳米线阵列。
[0010]根据本专利技术实施例的有机异质结纳米线阵列的制备方法，至少具有以下有益效果：该制备方法通过先在衬底的表面制备纳米级沟道阵列，对其进行疏水处理，而后借助具
有第一通孔阵列的第一掩模版，通过物理气相沉积在经疏水处理且具有纳米级沟道阵列的衬底表面制备金属酞菁纳米线阵列，其中，物理气相沉积过程中经疏水处理的衬底表面上纳米级沟道阵列可引导金属钛菁纳米线的定向、有序生长，而通过第一掩模版上的第一通孔阵列可实现图案化金属酞菁纳米线阵列的制备；然后借助具有第二通孔阵列的第二掩模版，通过物理气相沉积在经疏水处理且具有纳米级沟道阵列的衬底表面制备与金属酞菁纳米线阵列相接的三 (8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列，以形成有机异质结纳米线阵列，其中，通过第二掩模版及其上的第二通孔阵列可控制三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列的生长区域，实现有机异质结纳米线的定位对齐，物理气相沉积过程衬底表面的纳米级沟道阵列可引导三(8
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羟基喹啉)铝纳米线在其上的定向、有序生长。由上，该制备方法可实现有机异质结纳米线的定向生长和对齐，进而可实现纳米线器件阵列的原位大规模构筑和集成；其中通过物理气相沉积方法二次生长制得产品有机异质结纳米线阵列，不涉及转移溶液，生长操作可控且无污染。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述纳米级沟道阵列为宽度50～150nm、深度10～30nm的 V型纳米沟道阵列。经研究，在该沟道尺寸下可实现纳米线的定向生长，若沟道宽度太窄或深度太浅将不足以引导纳米线定向生长，沟道太宽则将形成微米线或失去引导效果。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，衬底可采用M面蓝宝石衬底，另外，可通过对 M面蓝宝石进行退火处理，以在其表面形成纳米级沟道阵列；退火处理的温度可控制在 1550～1650℃，退火时间可控制在9～10h。具体地，采用M面蓝宝石(即α
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Al2O3，晶面取向高温退火后其表面将沿方向形成宽度约为50～150nm，深度约为10～30nm 的“V”型纳米沟道平行阵列。通过采用M面蓝宝石作为衬底，直接通过退火处理即可产生纳米级沟道，加上疏水处理，可使后续纳米线生长良好，可控性高，且工艺简单。
[0013]另外，在对M面蓝宝石进行退火处理之前，可先对M面蓝宝石进行清洗以去除表面油污；退火处理之后，对退火处理所得蓝宝石衬底再次进行清洗，而后干燥。清洗具体可采用丙酮、乙醇、去离子水等清洗液超声清洗，超声清洗时间可控制在5～15min，优选8～10min；干燥具体可采用干燥氮气吹干。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述第一掩模版、所述第二掩模版分别通过固定装置固定设于所述衬底的表面。固定装置可设计为具有固定凹槽，固定凹槽具体可包括自固定凹槽的底部向顶部延伸方向上依次设置的衬底固定槽和掩模版固定槽；衬底和掩模版的尺寸可设置为分别与衬底固定槽和掩模版固定槽的尺寸适配，以可分别通过衬底固定槽和掩模版固定槽卡接固定衬底和掩模版。步骤S3中，可采用粘结剂将衬底粘结固定于固定装置的衬底固定槽中，再将第一掩模版设于衬底上的掩模版固定槽中，以使第一掩模版通过固定装置设于衬底的表面；类似地，步骤S4中，可先将第一掩模版从掩模版固定槽中取下，而后换上第二掩模版，以使第二掩模版通过固定装置设于衬底的表面。粘结剂可采用聚乙烯醇(PAV),具体可采用聚乙烯醇水溶液，操作时，将其覆设于衬底固定槽的底部，再将衬底置于掩模版固定槽中，而后将固定装置置于加热台中，加热直至衬底稳固粘结在衬底固定槽中。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S4中，所述第二掩模版通过所述固定装置固定设于所述衬底的表面包括：取下所述第一掩模版，而后换上所述第二掩模版，第二掩模版上
的各通孔与金属酞菁纳米线阵列部分重合，以使通过物理气相沉积制得的三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列与金属酞菁纳米线阵列相接，形成有机异质结纳米线阵列。第一掩模版被配置于辅助制备金属酞菁纳米线阵列，因而其上的第一通孔阵列与目标金属酞菁纳米阵列对应；第二掩模版被配置于辅助三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列，因而其上的第二通孔阵列与目标三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列对应，因此，第一掩模版和第二掩模版的结构可根据目标纳米线阵列对应设置。第二掩模版上第二通孔阵列可设计为与第一掩模版上的第一通孔阵列相同；也可以不同，但位置对应。具体根据异质结结对齐长度设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机异质结纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在衬底的表面制备纳米级沟道阵列；S2、对所述表面进行疏水处理；S3、借助具有第一通孔阵列的第一掩模版，采用金属酞菁通过物理气相沉积在所述表面制备金属酞菁纳米线阵列；S4、借助具有第二通孔阵列的第二掩模版，通过物理气相沉积在所述表面制备三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列，其中，所述第二通孔阵列用于控制所述三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列的生长区域，使得所述三(8
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羟基喹啉)铝纳米线阵列与所述金属酞菁纳米线阵列搭接，制得有机异质结纳米线阵列。2.根据权利要求1所述的有机异质结纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述第一掩模版、所述第二掩模版分别通过固定装置固定设于所述衬底的表面。3.根据权利要求1或2所述的有机异质结纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述第二通孔阵列与所述金属酞菁纳米线阵列部分重合。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：许金友，张玲玉，王兴宇，周国富，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：