本发明属于石墨烯技术领域，具体是涉及一种纳米线状有机单晶晶畴的制备方法。
背景技术：
有机光电器件通常由电极和具有分层结构的有机半导体薄膜构成。电极的作用主要是提供载流子或收集载流子(通常以电流的形式)。半导体薄膜层是有机半导体器件的工作物质层，通常由一种或几种不同的有机薄膜构成，其作用主要是传输载流子或激子。影响有机半导体器件性能的因素有很多，比如有机/电极(以及有机/有机)界面能级匹配、有机薄膜结构、形貌以及结晶度等，其中有机层的薄膜结构对相应器件性能尤为重要。以有机场效应器件为例，基于有机单晶薄膜的场效应器件其载流子传输率最高。
并五苯属于芳香族有机半导体分子，具有平面盘状分子结构。作为空穴传输材料，并五苯分子薄膜在有机场效应管、有机光伏器件以及有机发光二极管等有机光电器件领域应用广泛。石墨烯具有优异的导电性、透光性及柔韧性等属性，是一种理想的电极材料。近年来，石墨烯作为透明电极材料，在有机光电子器件领域得以广泛应用，从而促进了基于石墨烯电极的有机半导体薄膜研究。由于并五苯分子与石墨烯之间的π-π耦合作用，并五苯分子通常以“平躺”式结构吸附于干净的石墨烯表面，并在石墨烯表面形成分子单层。后续沉积的并五苯分子同样以“平躺”式取向沉积在预先形成的分子单层上，从而在垂直于石墨烯基底表面的方向上形成π-π堆栈结构。具有这种堆栈结构的薄膜利于载流子在垂直电极方向上传输，但不利于载流子在平行于基底的方向上传输，即不利于有机场效应器件为代表的具有横向器件结构的有机半导体器件。对于有机场效应器件而言，有机分子形成平行与基底方向的堆栈形式，将有利于器件性能的改善。
技术实现要素：
本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种纳米线状有机单晶晶畴的制备方法，利用pmma修饰石墨烯材料，实现并五苯分子平行于基底方向上的π-π堆栈结构。在pmma修饰作用下，并五苯分子以“站立”式取向有序排列，且聚集形成一维纳米线状有机单晶晶畴。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种纳米线状有机单晶晶畴的制备方法，所述方法为：
步骤(1)，将铜基石墨烯裁剪成所需尺寸，然后通过旋涂仪在铜基石墨烯的表面旋涂2-5毫米厚的pmma，利用传统的湿法转移方法将铜基石墨烯上的石墨烯转移到硅片基底，所述铜基石墨烯为利用化学气相沉积法在铜箔基底上制备的单层石墨烯，所述硅片基底为有氧化层的单晶硅基片；
步骤(2)，将硅片基底置于丙酮中浸泡5分钟后，捞出晾干，得到有pmma残留的石墨烯基底；
步骤(3)，将有pmma残留的石墨烯基底置于管式加热炉中进行高温退火处理，把有pmma残留的石墨烯基底加热至500℃，并在500℃保持1小时，然后在管式加热炉中冷却至室温，得到干净的石墨烯基底；
步骤(4)，将干净的石墨烯基底装载到高真空腔体中，利用热沉积法制备并五苯分子薄膜，将并五苯分子薄膜沉积到干净的石墨烯基底的表面。
作为优选，在步骤(2)，所述丙酮的温度为室温，硅片基底的表面积与丙酮的使用量之比为1×1cm2∶25ml。
作为优选，在步骤(3)，所述管式加热炉中充有氩气和氢气，氩气为600sccm，氢气为50sccm。
作为优选，在步骤(4)，所述高真空腔体具备用于热沉积并五苯材料的束源炉，且高真空腔体的真空度为1×10-7torr，在热沉积并五苯材料时，所述束源炉加热至400℃，并五苯材料沉积速率保持在1.0纳米/分钟。
本发明具有的有益效果：本发明实现了并五苯分子的“站立”式吸附，制备出并五苯分子间π-π堆栈方向平行于石墨烯基底方向的排列结构，且形成一维纳米线状有机单晶晶畴，该结构对于ofet载流子传输特别有利。同时，本发明利用了在石墨烯转移中难以去除的残留聚合物，将原本看似“有害”因数的杂质变为调控有机分子薄膜结构和薄膜形貌的“有利”因素，实现了宏观尺寸的有机单晶晶畴的制备。
附图说明
图1是在无pmma修饰的石墨烯基底上制备并五苯分子薄膜的原子力显微镜形貌图；
图2是在有pmma修饰的石墨烯基底上制备并五苯分子薄膜的原子力显微镜形貌图；
图3是在无pmma修饰的石墨烯基底及有pmma修饰的石墨烯基底上制备的并五苯分子薄膜的x射线衍射对比图；
图4是有pmma残留的石墨烯的原子力显微镜图；
图5是干净的石墨烯的原子力显微镜图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种纳米线状有机单晶晶畴的制备方法，如图1-图5，所述方法为：
步骤(1)，将铜基石墨烯裁剪成所需尺寸，然后通过旋涂仪在铜基石墨烯的表面旋涂2-5微米厚的pmma，利用传统的湿法转移方法将铜基石墨烯上的石墨烯转移到硅片基底，其中，铜基石墨烯为利用化学气相沉积法在铜箔基底上制备的单层石墨烯，硅片基底为有氧化层的单晶硅基片。
步骤(2)，将硅片基底置于丙酮中，利用丙酮溶解pmma，丙酮的温度为室温，硅片基底的表面积与丙酮的使用量之比为1×1cm2∶25ml；当硅片基底在丙酮中浸泡5分钟后，捞出晾干，得到有pmma残留的石墨烯基底；在丙酮中浸泡5分钟后，仍有微观可见的pmma残留于石墨烯表面上，如图4所示，图中白色突起及密集颗粒状的聚集体为pmma残留。
步骤(3)，将有pmma残留的石墨烯基底置于管式加热炉中进行高温退火处理，管式加热炉中充有氩气和氢气，其中氩气为600sccm，氢气为50sccm；把有pmma残留的石墨烯基底加热至500℃，并在500℃保持1小时，然后在管式加热炉中冷却至室温，得到干净的石墨烯基底；采用高温退火处理，可以去除大部分pmma残留，如图5所示，石墨烯表面上颗粒状的聚集体数量明显减少。
步骤(4)，将干净的石墨烯基底装载到高真空腔体中，高真空腔体的真空度为1×10-7torr，同时将并五苯材料置于束源炉，把束源炉加热至400℃，并五苯分子在束源炉内蒸发并沉积到干净的石墨烯基底上，通过把沉积速率设定为1.0纳米/分钟，沉积时间设定为30分钟，从而在干净的石墨烯基底上形成厚度为30纳米的并五苯分子薄膜。
对比例：与实施例采用相同设备及材料，区别是铜基石墨烯的表面不旋涂pmma，即无pmma修饰。
图1为在无pmma修饰的石墨烯基底上制备并五苯分子薄膜的原子力显微镜形貌图，并五苯分子薄膜的厚度为30纳米，且并五苯分子形成“岛状”晶畴，“岛”与“岛”之间有明显的晶畴边界，“岛状”晶畴间的“鸿沟”间隙较少。
图2为在有pmma修饰的石墨烯基底上制备并五苯分子薄膜的原子力显微镜形貌图，并五苯分子薄膜的厚度为30纳米，且并五苯分子形成“线状”晶畴，“线状”晶畴间的间隙由并五苯分子填隙，这一形貌与并五苯分子在无pmma修饰的石墨烯基底上的“岛状”晶畴形成鲜明对比。
图3为在上述两种不同的石墨烯基底上制备的并五苯分子薄膜的x射线衍射对比图，并五苯分子薄膜的厚度均为30纳米。图中上层曲线为在无pmma修饰的石墨烯基底上制备并五苯分子薄膜的x射线衍射谱，图中下层曲线为在有pmma修饰的石墨烯基底上制备并五苯分子薄膜的x射线衍射谱。由图可知，在上述两种不同的石墨烯基底上，并五苯分子薄膜都表现出较好的结晶性。在无pmma修饰的石墨烯基底上，并五苯分子薄膜x射线衍射谱的主峰位于2θ＝24.28°(即峰b)，与之对应的并五苯分子层间距为
本发明实现了并五苯分子的“站立”式吸附，制备出并五苯分子间π-π堆栈方向平行于石墨烯基底方向的排列结构，且形成一维纳米线状有机单晶晶畴，该结构对于ofet载流子传输特别有利。同时，本发明利用了在石墨烯转移中难以去除的残留聚合物，将原本看似“有害”因数的杂质变为调控有机分子薄膜结构和薄膜形貌的“有利”因素，实现了宏观尺寸的有机单晶晶畴的制备。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。