一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法
【专利说明】一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，属于有机光电子技术领域。
【背景技术】
[0003]红荧烯(Rubrene，CH)，5.6.11.12-四苯基四苯，红色至浅棕色结晶或结晶性粉末，属于多环芳烃簇(PHA)化合物，由四并苯环和四个苯基组成。红荧烯是一种高迀移率的有机半导体材料，目前，已知单晶迀移率高达15-40 cm2/Vs，是目前发现的有机半导体中载流子迀移率较高的材料。而且，红荧烯具有低的升华温度，在可见光区域具有窄的吸收光谱和很低的吸收系数。因此，红荧烯被认为是最有潜力的一种有机半导体材料。
[0004]薄膜图案化的方法一般是采用光刻法，在薄膜上涂布一层光刻胶，然后通过带有图形的掩膜板，经过曝光，显影，刻蚀，去胶等步骤，形成薄膜的图案化。但是，对于超薄有机薄膜，光刻的过程会破坏薄膜结构，进而降低薄膜的迀移率。同时，工艺成本高，花费的时间也长。
[0005]本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法。利用了室温条件下红荧烯真空沉积过程中，通过控制生长速率和沉积周期，沉积的红荧烯晶体薄膜就会出现孔洞状图案分布，即在氧化硅衬底上出现圆形孔状图案的特点，实现了自组装有序生长，图案化薄膜的过程，省去了光刻工艺过程，直接在衬底上生长出图案化的薄膜，并且，图案化孔洞的尺寸可以通过生长周期及生长速率调控。
【发明内容】
[0006]本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，通过采用真空蒸镀的方法，利用自组装有序图案化生制备红荧烯薄膜。室温条件下，通过控制生长速率和沉积周期，沉积的红荧烯晶体薄膜就会出现孔洞状图案分布。平面图案如图1所示。断面图案如图2所示。红荧烯聚集处A、C、E、G、I都是导电的半导体部分，而红荧烯未聚集处B、D、F、Η则不导电的。
[0007]本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法。薄膜结构如图3所示，Si基底⑴衬底温度为20 °C ;Si02绝缘层(2)，厚300 nm;红荧烯层(3)，厚50 nm。其中，衬底包括Si基底(1)，Si02绝缘层(2)。其红荧烯层采用沉积、自组装间隔生长的方式，并控制不同的沉积速率和时间的方法，多次循环，获得红荧烯在Si02绝缘层上呈图案化生长。所采用的设备为七工位0EL/EL光电薄膜联合制备系统。
[0008]图案化生长技术制备红荧烯薄膜的生长过程如图4所示。真空氛围下，在S1jl之上沉积红荧烯层，厚度为50 nm，控制沉积速率和生长周期，先快速沉积红荧烯10 nm左右，在S1jl上形成红荧烯分子的点状聚集，快速沉积的目的是让衬底上分布足够的成核分子，如图4(A)所示；然后停止5min，目的是让红荧烯分子在足够的时间内分子有序排列，聚集长大，如图4 (B)所示；接着再继续沉淀10 nm，然后停止5 min实现分子的自组装排列，如图4 (C)所示，让红荧烯到继续长大。如此5个周期的生长过程后，红荧烯实现分子的聚合生长和自组装排列，形成孔状图案化生长薄膜，如图4 (D)为平面示意图，图4 (E)为抛面示意图。图案化孔的大小可以根据沉积的周期控制。
【具体实施方式】
[0009]如图3所示，Si基底(1)，衬底温度为20 °C; Si02绝缘层(2)，厚300 nm;红荧烯层(3)，厚 50 nm。
[0010]具体实现过程:衬底由基底Si (1)和其表面附有一层300 nm厚的Si02 (2)组成；将衬底清洗干净后放入七工位0EL/EL光电薄膜联合制备系统的反应室中；反应室真空度抽至小于6.0 X 10 4 Pa ;在衬底上真空蒸镀一层红荧烯层，厚度为50 nm,衬底温度为20°C。首先按照2 nm/min的蒸镀速度沉积，厚度为10 nm左右，在Si02层上形成红焚稀分子的点状聚集；然后停止5 min实现分子的自组装排列；接着再以0.5 nm/min的蒸镀速度继续沉积，厚度为10 nm，然后再停止5min实现分子的自组装排列。如此5个周期的生长过程。形成的图案化红荧烯的原子力形貌图，如图5所示。
[0011]【附图说明】:
图1为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜平面示意图。
[0012]图2为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜断面示意图。
[0013]图3为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜结构示意图。
[0014]图4为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜的生长示意图。
[0015]图5为基于图案化生长技术制备的红荧烯薄膜的原子力显微镜形貌图。
【主权项】
1.本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，实现过程为:Si基底⑴，衬底温度为20°c ; Si02绝缘层(2)，厚300 nm;红荧烯层(3)，厚50 nm ;在衬底上真空蒸镀一层红荧烯层，厚度为50 nm,衬底温度为20°C;首先按照2 nm/min的蒸镀速度沉积，厚度为10 nm左右，在S1jl上形成红荧烯分子的点状聚集；然后停止5min实现分子的自组装排列；接着再以0.5 nm/min的蒸镀速度继续沉积，厚度为10 nm，然后再停止5min实现分子的自组装排列；如此5个周期的生长过程。
【专利摘要】本发明是一种红荧烯薄膜自组装有序图案化生长制备的方法，即在真空氛围中，在SiO2层之上沉积红荧烯层，通过沉积、停歇的多次循环，实现自组装排列的孔状图案化红荧烯薄膜，红荧烯聚集处为半导体的导电沟道部分，而红荧烯未聚集的孔洞处是不导电部分。从而实现免去光刻的自组装图案化生长，达到有序、可控图案化生长的目的。
【IPC分类】C23C14/12, C23C14/24
【公开号】CN105385993
【申请号】CN201510744112
【发明人】王丽娟, 谢强, 朱成, 张玉婷, 孙丽晶, 李占国, 王勇
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月6日