本发明专利技术公开了一种大尺寸6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法，通过简单地将氯苯与正十二烷按一定体积比作为混合溶剂配成6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯的溶液，同时在薄膜生长过程中将其置于密闭的培养皿中来对生长条件调控，生长出尺寸可达几毫米的有机薄晶体。采用本发明专利技术制备的大尺寸TIPS-PEN有机薄晶体对制备低成本高性能集成电子器件方面具有很好的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法，特别涉及。
技术介绍
近年来，基于π共轭分子和聚合物半导体的有机场效应晶体管(organicfield-effect transistor, OFET),由于其大面积、低成本的器件制作及良好的柔性等在电子信息领域具有很大的应用潜力，引起人们广泛的研究兴趣。然而，通常用于OFET的有机多晶薄膜内部存在着大量的晶界以及分子排列无序，对电荷传输存在着很大的限制，有机半导体单晶体由于其内部分子排列的高度有序以及不存在晶界，制备出的场效应晶体管具有非常优异性能如高的载流子迁移率，受到研究人员的极大重视。在众多的π共轭分子中，并五苯是最有应用潜力的有机半导体之一，其场效应晶体管的载流子迁移率已经超过了无定形硅。但由于并五苯难溶于有机溶剂，使得薄膜制备只能通过昂贵的真空热蒸发沉积的方式来获得，而低成本的低温溶液相法对OFET大规模实用化更有吸引力。Anthony等人通过对并五苯分子进行化学修饰，合成了在有机溶剂中具有高溶解度的6，13_双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(6，13-bis (tri isopropyl si Iy Iethyny I) pentacene (TIPS-PEN))。采用溶液相方法制备的薄膜晶体管具有和并五苯匹敌的器件性能。但TIPS-PEN分子在溶液中成核速率很快，随着溶剂的蒸发分子快速结晶析出，常生长出晶粒尺寸和取向难以控制的多晶。最近Yong-HoonKim等将高沸点高表面张力的氯苯与高沸点低表面张力的正十二烷按一定体积比例混合作为溶剂，制备TIPS-PEN溶液。利用两种溶剂沸点和表面张力的差异通过蒸发诱导马朗戈尼流，避免了直接的溶液涂布法常出现的导致厚度不均匀和成膜连续性差的咖啡环效应，该方法结合溶液喷墨打印法制备出了有机微晶阵列。但其通过喷墨打印制备的微晶尺寸小，由于各微晶尺寸及结构取向差别很大使得OFET阵列的器件性能均一性差，对于大面积同性能器件集成存 在一定的限制。为解决现有技术的不足之处，本专利技术结合两溶剂混合法的思想，同时将薄膜置于密闭的培养皿生长，同时通过控制衬底温度，用以调控培养皿中蒸气压，从而大大的降低了溶剂蒸发速率，使溶质分子有足够的时间结核并贴着衬底慢慢长大在硅片表面长出几毫米大尺寸的TIPS-PEN薄晶体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大尺寸6，13_双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法。为实现以上本专利技术的目的，本专利技术采用如下的技术方案:一种，包括以下步骤:I)把高纯的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶于正十二烷与氯苯的混合溶剂中，配成浓度0.2 0.8wt.%的溶液；2)将处理后的洁净硅片衬底水平放置于培养皿中，并将培养皿放于温度设定为250C的热台上用以制造恒定的温度T，用移液枪吸取20 μ L上述浓度的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶液滴在衬底表面，用封口膜将培养皿密封，并将培养皿盖上盖子，随着溶剂的蒸发，溶质在溶液中央贴着衬底成核、慢慢长大并结晶，最后在衬底表面生长出尺寸可达几毫米的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体。其中，所述步骤I)中正十二烷与氯苯的体积比为1: 2.5。其中，所述步骤I)中使用的高纯6，13_双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯纯度彡99%。其中，所述配成的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶液浓度为0.4 0.6wt.%，优选为 0.6wt.% ο其中，所述步骤2)洁净硅片衬底的处理步骤包括:I)切取尺寸为1.5cm*1.5cm的表面覆盖有一层二氧化娃的η型掺杂单晶娃基片，用氮气气枪将硅片表面吹净，先加入20mL丙酮将硅片超声清洗7min，再换用同样体积的2-丙醇对硅片再次进行超声清洗，时间为7min，将硅片从2-丙醇中取出，并用气枪硅片表面的2-丙醇及灰尘吹掉；2)用紫外臭氧清洗机对硅片表面照射15分钟以清除表面残余的有机吸附分子，再将清洁的硅片浸入IOmM正辛基三氯硅烷的甲苯溶液中，通过水浴的方式将溶液温度控制在60-70°C，保持15分钟 ，用来对硅片表面进行化学修饰，在二氧化硅层上形成高疏水性的烷基单分子层。根据本专利技术的技术方案，通过简单地将氯苯与正十二烷按一定体积比作为混合溶剂配成6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯的溶液，同时在薄膜生长过程中将其置于密闭的培养皿中来调控“密室”的生长条件，生长出尺寸可达几毫米的有机薄晶体，属于行业内首次报道。采用本专利技术制备的大尺寸TIPS-PEN有机薄晶体对制备低成本高性能集成电子器件方面具有很好的应用潜力。附图说明图1为溶解度-超溶解度曲线。图2为偏光显微镜处于正交偏光下，本专利技术制备的大尺寸TIPS-PEN薄晶体与起偏片偏振方向成0° (a), 45° (b)，80° (C)和90° (d)时的(POM)图像。图3为本专利技术制备的大尺寸TIPS-PEN薄晶体台阶测试仪厚度图。图4为本专利技术制备的大尺寸TIPS-PEN薄晶体选区电子衍射图。图5为本专利技术制备的大尺寸TIPS-PEN薄晶体X射线衍射图。具体实施例方式下面结合更具体的实施方式对本专利技术做进一步展开说明，但需要指出的是，本专利技术的大尺寸TIPS-PEN有机薄晶体的制备方法并不限于这种特定的工艺或配比。对于本领域技术人员显然可以理解的是，以下的说明内容即使不做任何调整或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他工艺参数。一种，包括以下步骤:I)把高纯的6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(通常，纯度彡99%)溶于正十二烷与氯苯的混合溶剂中，配成浓度0.6wt.%的溶液，其中，正十二烷与氯苯的体积比为1: 2.5。研究发现，两种混合溶剂的体积比例以及溶液浓度的大小直接关系薄晶体的成膜连续性以及薄晶体厚度。通过对溶液浓度的反复调节发现溶液浓度太高形成的薄膜太厚，对后续制备出的有机场效应晶体管的性能有很大限制，而浓度太低则生长出来的薄晶体尺寸会减小。为此通过对溶液浓度的不断调节选取的最佳溶液浓度为0.6wt.%，在这个溶液浓度上薄晶体的尺寸和厚度都能很好地控制。而相应的两种混合溶剂正十二烷与氯苯的比例则直接关系到成膜后薄膜的连续性，反复摸索最终确定正十二烷与氯苯两溶剂体积比例为1: 2.5时生长出来的薄晶体连续性最好。由于6，13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体在衬底硅片表面生长，而硅片表面的洁净 程度对大尺寸有机薄晶体的生长质量有很重要的影响，为此需对衬底硅片进行了下面一系列的处理来给大尺寸薄晶体的生长提供一个有利的生长环境。2)切取尺寸为1.5cm*1.5cm的表面覆盖有一层二氧化硅(厚度为300nm)的η型掺杂单晶硅基片，用氮气气枪将硅片表面吹净。先加入20mL丙酮将硅片超声清洗7min，再换用同样体积的2-丙醇对硅片再次进行超声清洗，时间为7min。将硅片从2-丙醇中取出，并用气枪硅片表面的2-丙醇及灰尘吹掉。3)用紫外臭氧清洗机对硅片表面照射15分钟以清除表面残余的有机吸附分子。再将清洁的硅片浸入IOmM正辛基三氯硅烷(OTS)的甲苯溶液中，通过水浴的方式将溶液温度控制在60-70°C，保持15分钟，用来对硅片表面进行化学修饰，在二氧化硅层上形成高疏水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大尺寸6，13?双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体的制备方法，包括以下步骤：1)把高纯的6，13?双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶于正十二烷与氯苯的混合溶剂中，配成浓度0.2～0.8wt.％的溶液；2)将处理后的洁净硅片衬底水平放置于培养皿中，并将培养皿放于温度设定为25℃的热台上用以制造恒定的温度T，用移液枪吸取20μL上述浓度的6，13?双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯溶液滴在衬底表面，用封口膜将培养皿密封，并将培养皿盖上盖子，随着溶剂的蒸发，溶质在溶液中央贴着衬底成核、慢慢长大并结晶，最后在衬底表面生长出尺寸可达几毫米的6，13?双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯薄晶体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖宇，张发培，李峰，周国庆，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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