CN105951167B - 一种超薄带状微米尺度有机小分子单晶及其制备方法和应用 - Google Patents
一种超薄带状微米尺度有机小分子单晶及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种超薄带状微米尺度有机小分子单晶及其制备方法和应用，所述方法为：将有机小分子溶解在低沸点溶剂中获得过饱和溶液，降温获得含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液，将该溶液在低温衬底上制备得到所述有机小分子单晶。本发明的制备方法无需退火，短时间内即可制备得到分散性良好的超薄微米尺度有机小分子单晶，本方法在较低温度、常压下进行，制备工艺简单，易于控制，具有普适性。制备得到的有机小分子单晶尺寸大且厚度小，分散性良好，无开裂，可用于制备单晶场效应晶体管，从而获得高迁移率。
Description
技术领域
本发明属于有机小分子单晶材料技术领域，涉及一种有机小分子单晶的制备方法，尤其涉及一种超薄带状微米尺度有机小分子单晶的制备方法。
背景技术
有机单晶场效应晶体管相较于相同材料的薄膜晶体管，具有没有晶界和缺陷少的特点，被广泛用于研究有机材料的本征输运特性。同时制备有机单晶场效应晶体管也是获得高迁移率器件的一种方法。
现有技术中，制备有机小分子单晶的方法主要有物理气相沉积法和溶液法。物理气相沉积法制得的单晶尺寸小，不能满足制备单晶器件的要求。而溶液法制备的单晶缺点是：1)单晶容易团聚，分散性差，很难以单独一个单晶为基础制备单晶器件，不利于研究单晶器件的本征性能；2)制备过程时间长，经常需要几小时甚至几天时间；3)由于采用的溶剂沸点高，需要加热退火使溶剂完全挥发，但是有机小粉在单晶在60℃以上容易开裂，因此退火造成单晶质量的下降，从而影响器件性能；4)单晶厚度不小于1微米，单晶厚度直接影响载流子从电极注入到活性层沟道的效率，厚度越大，效率越低，从而降低高迁移率器件的可能性。
因此，在本领域需要开发一种简单有效的单分散性有机小分子单晶的制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机小分子单晶的制备方法，尤其是提供一种超薄带状微米尺度有机小分子单晶的制备方法。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种有机小分子单晶的制备方法，所述方法为将有机小分子溶解在低沸点溶剂中获得过饱和溶液，降温获得含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液，将该溶液在低温衬底上制备得到所述有机小分子单晶。
在本发明中，通过获得有机小分子的过饱和溶液，而后降温使得少量小分子自组装成籽晶，而后将含有该籽晶的小分子溶液置于低温衬底上，即可获得分散性良好的小分子单晶，该过程无需退火步骤，不会造成小分子单晶的开裂，提高了单晶的质量。
优选地，所述有机小分子为带支链的苯并噻吩或联苯结构的有机小分子，优选并五苯或其衍生物，进一步优选6,13-双(三异丙基硅烷基乙炔基)并五苯(Tips-Pentacene)。
优选地，所述低沸点溶剂为沸点≤60℃的溶剂，例如沸点为60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃或30℃。
优选地，所述低沸点溶剂为丙酮、***或二氯甲烷中的任意一种或至少两种的组合，优选丙酮。
优选地，所述将有机小分子溶解在低沸点溶剂中获得过饱和溶液的方法为将有机小分子溶于低沸点溶剂中，此时有一部分有机小分子未溶解，通过加热至低于低沸点溶剂的沸点1-15℃(例如1℃、1.5℃、2℃、2.5℃、3℃、3.5℃、4℃、4.5℃、5℃、6℃、7℃、8℃、8.5℃、9℃、9.5℃、10℃、11℃、12℃、13℃、14℃或15℃)的温度，使得未溶解的有机小分子完全溶解，从而得到有机小分子的过饱和溶液。
优选地，所述有机小分子与低沸点溶剂的质量体积比为1:1-3:1，例如1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1或3:1。
优选地，所述降温为将溶液冷却至20-30℃，例如20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。
优选地，所述衬底为硅衬底或玻璃衬底。
优选地，所述衬底上具有介电材料。
优选地，所述介电材料为SiO2。
优选地，所述介电材料的厚度为250-300nm，例如250nm、260nm、270nm、280nm、290nm或300nm。
优选地，所述低温衬底的温度为0-25℃，例如0℃、1℃、2℃、4℃、6℃、8℃、10℃、13℃、15℃、18℃、20℃、22℃、24℃或25℃，优选4℃。
优选地，所述在低温衬底上制备得到所述有机小分子单晶利用滴铸法实现。
优选地，所述滴铸法为将含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液滴加至低温衬底上，使单晶进行生长，得到所述有机小分子单晶。
优选地，所述单晶生长的时间为1-6分钟，例如1分钟、1.5分钟、1.8分钟、2分钟、2.5分钟、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟或6分钟。
优选地，当衬底的温度为25℃时，小分子单晶的生长时间为1-2分钟，例如1分钟、1.2分钟、1.5分钟、1.7分钟、1.9分钟或2分钟，当衬底的温度为4℃时，小分子单晶的生长时间为4-6分钟，例如4分钟、4.3分钟、4.5分钟、4.8分钟、5分钟、5.3分钟、5.5分钟、5.8分钟或6分钟。
作为本发明的优选技术方案，所述有机小分子单晶的制备方法为：将带支链的苯并噻吩或联苯结构的有机小分子溶解在低沸点溶剂中，所述有机小分子与低沸点溶剂的质量体积比为1:1-3:1，此时有一部分有机小分子未溶解，通过加热至低于低沸点溶剂的沸点1-15℃的温度，使得未溶解的有机小分子完全溶解，获得过饱和溶液，将溶液冷却至20-30℃获得含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液，将该溶液滴加至0-25℃的衬底上，使单晶进行生长1-6分钟，得到所述有机小分子单晶。
本发明利用低沸点溶剂，可以很大程度缩短制备时间，同时由于溶剂在室温下易挥发，避免退火对单晶质量的影响。加热溶液，提高有机小分子在溶剂中的溶解度，在冷却过程中，由于溶解度降低，小分子析出少量自组装成籽晶，再将冷却后的溶液滴在低温衬底上冷却，由于衬底温度进一步降低，有机小分子以籽晶为形核点长大。由于籽晶数量少，可以获得分散性良好的单晶。并且由于采用室温易挥发溶剂，使得小分子单晶中没有溶剂残余。
第二方面，本发明提供一种由上述制备方法制备得到的有机小分子单晶，优选地，本发明所述的有机小分子单晶的长度为100-700μm(例如100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、600μm或700μm)，宽度为10-70μm(例如10μm、15μm、18μm、20μm、25μm、28μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm或70μm)，厚度为70-200nm(例如75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm或200nm)。本发明制备得到的有机小分子单晶尺寸适中、分散性良好，无开裂，质量良好。
第三方面，本发明提供了所述有机小分子单晶在单晶材料制备中的应用。本发明的有机小分子单晶可用于单晶场效应晶体管的制备，可以为单晶场效应晶体管提供高迁移率。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的有机小分子单晶的制备方法无需退火，短时间内即可制备得到分散性良好的超薄微米尺度有机小分子单晶，本方法在较低温度、常压下进行，制备工艺简单，易于控制，具有普适性。制备得到的有机小分子单晶尺寸大且厚度小，分散性良好，无开裂，可用于制备单晶场效应晶体管，从而获得高迁移率。
附图说明
图1为有机小分子溶液从室温加热后再冷却至室温的变化图；
图2为实施例1制备得到的有机小分子单晶的光学显微镜图；
图3为实施例1制备得到的有机小分子单晶的X射线衍射图；
图4为实施例1制备得到的有机小分子单晶的电子衍射花样；
图5为实施例1制备得到的有机小分子单晶原子力显微镜图；
图6为实施例2制备得到的有机小分子单晶光学显微镜形貌图；
图7为实施例5制备得到的有机小分子的单晶光学显微镜形貌图；
图8为对比例1制备得到的有机小分子单晶的光学显微镜形貌图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例中，所使用的tips-pentacene从Sigma-Aldrich商购获得，纯度为99％。光学显微镜购于Leica公司，型号为DM4000M，原子力显微镜购于Veeco公司，型号为Nanoscope III型，透射电镜购于FEI公司，型号为Tecnai G2F20U-Twin型，X-射线衍射仪购于日本理学公司，型号为D/MAX-TTRIII(CBO)型。
实施例1
将3mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至50℃，如图1所示，加热前，仍有大量tips-pentacene未溶解于丙酮溶剂中，加热后完全溶解，再冷却至室温，有小分子析出自组装成籽晶。取30微升溶液滴加在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，衬底温度为4℃，溶剂挥发，6分钟后溶剂完全挥发完，获得超薄大尺寸带状tips-pentacene单晶，用光学显微镜观察其形貌如图2所示，单晶的长度为600-700μm，宽度为60-70μm，可以看出单晶分散性良好。分别用X-射线衍射仪和透射电镜对单晶结构测量，图3显示用X射线衍射仪测得单晶的X射线衍射谱，说明单晶的(001)晶面平行于衬底表面，具有良好的选择性生长。图4显示用透射电镜对样品做的选区电子衍射花样，从分散的点状花样可以确定所获得规则形状样品为单晶。如图5所示，用原子力显微镜测得其厚度为77nm。
实施例2
将3mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至50℃至完全溶解。再冷却至室温，有小分子析出自组装成籽晶。将含有籽晶的溶液取30微升的溶液滴在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，冷却至25℃，2分钟后待溶剂完全挥发完，获得分散性较好的薄单晶，其形貌用光学显微镜观察如图6所示。本实施例制备得到的单晶的长度为100-200μm，宽度为15-20μm，厚度为75-90nm。
实施例3
将9mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至55℃至完全溶解。再冷却至室温，有小分子析出自组装成籽晶。将含有籽晶的溶液取30微升的溶液滴在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，冷却至25℃，1分钟后待溶剂完全挥发完，获得分散性较好的薄单晶。本实施例制备得到的单晶的长度为500-600μm，宽度为40-55μm，厚度为160-180nm。
实施例4
将6mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至45℃至完全溶解。再冷却至室温，有小分子析出自组装成籽晶。将含有籽晶的溶液取30微升的溶液滴在具有厚度为250nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，冷却至4℃，4分钟后待溶剂完全挥发完，获得分散性较好的薄单晶。本实施例制备得到的单晶的长度为200-300μm，宽度为25-35μm，厚度为100-130nm。
实施例5
将9mg的tips-pentacene溶解于3ml的丙酮中，加热至50℃至完全溶解。再冷却至室温，有小分子析出自组装成籽晶。将含有籽晶的溶液取30微升的溶液滴在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，冷却至4℃，6分钟后待溶剂完全挥发完，其形貌用光学显微镜观察如图7所示，本实施例制备得到的单晶的长度为350-500μm，宽度为30-50μm，厚度为170-190nm。
对比例1
将1mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至50℃，完全溶解，再冷却至室温。将溶液取30微升滴在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，衬底温度为4℃，6分钟后待溶剂完全挥发完，获得分散性较差的单晶，其形貌用光学显微镜观察如图8所示，由此说明有机小分子与低沸点溶剂的质量体积比小于1:1时，造成得到的单晶的分散性较差。
对比例2
将3mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至50℃至完全溶解。将50℃的溶液取30微升的溶液滴在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，冷却至25℃，2分钟后待溶剂完全挥发完，获得有机薄膜，无法获得单晶相。
对比例3
将3mg的tips-pentacene溶解于3mL的丙酮中，加热至50℃至完全溶解。再冷却至室温，有小分子析出自组装成籽晶。将含有籽晶的溶液取30微升的溶液滴在具有厚度为300nm的SiO2介电层的2×2cm的Si片上，且衬底温度为50℃，1分钟后待溶剂完全挥发完，获得有机薄膜，无法获得单晶相。
从实施例1-5和对比例1-3制备的tips-pentacene单晶形貌中可以看出，本发明通过选择利用低沸点溶剂制备过饱和溶液，通过温度的变化调节产生籽晶，并且对有机小分子与低沸点溶剂的质量体积比、衬底温度的选择，可以获得分散性良好，且尺寸大，厚度薄的单晶。本方法无需后期退火处理，避免tips-pentacene单晶因为高于60℃退火导致单晶开裂等降低单晶质量的因素。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (15)
1.一种有机小分子单晶的制备方法，其特征在于，所述方法为：将有机小分子溶解在低沸点溶剂中获得过饱和溶液，降温获得含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液，将该溶液在低温衬底上制备得到所述有机小分子单晶；
所述低沸点溶剂为丙酮、***或二氯甲烷中的任意一种或至少两种的组合，所述有机小分子与低沸点溶剂的质量体积比为1:1-3:1，所述降温为将溶液冷却至20-30℃，所述低温衬底的温度为0-25℃，所述在低温衬底上制备得到所述有机小分子单晶利用滴铸法实现；所述有机小分子为带支链的苯并噻吩或联苯结构的有机小分子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机小分子为并五苯或其衍生物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机小分子为6,13-双(三异丙基硅烷基乙炔基)并五苯。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低沸点溶剂为沸点≤60℃的溶剂。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低沸点溶剂为丙酮。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将有机小分子溶解在低沸点溶剂中获得过饱和溶液的方法为：将有机小分子溶于低沸点溶剂中，此时有一部分有机小分子未溶解，通过加热至低于低沸点溶剂的沸点1-15℃的温度，使得未溶解的有机小分子完全溶解，从而得到有机小分子的过饱和溶液。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底或玻璃衬底。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底上具有介电材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述介电材料为SiO2。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述介电材料的厚度为250-300nm。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低温衬底的温度为4℃。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述滴铸法为将含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液滴加至低温衬底上，使单晶进行生长，得到所述有机小分子单晶。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述单晶生长的时间为1-6分钟。
14.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，当衬底的温度为25℃时，小分子单晶的生长时间为1-2分钟，当衬底的温度为4℃时，小分子单晶的生长时间为4-6分钟。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法为：将带支链的苯并噻吩或联苯结构的有机小分子溶解在低沸点溶剂中，所述有机小分子与低沸点溶剂的质量体积比为1:1-3:1，此时有一部分有机小分子未溶解，通过加热至低于低沸点溶剂的沸点1-15℃的温度，使得未溶解的有机小分子完全溶解，获得过饱和溶液，将溶液冷却至20-30℃获得含有自组装小分子籽晶的有机小分子溶液，将该溶液滴加至0-25℃的衬底上，使单晶进行生长1-6分钟，得到所述有机小分子单晶。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006027967A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Ricoh Co Ltd | 有機結晶付基板作製装置及び有機結晶付基板作製方法 |
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| CN103069555A (zh) * | 2010-08-18 | 2013-04-24 | 独立行政法人产业技术综合研究所 | 有机半导体薄膜以及有机半导体单晶薄膜的制造方法 |
| CN103147123A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 国家纳米科学中心 | 一种微米尺度有机小分子单晶材料及其制备方法 |
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| CN103776856A (zh) * | 2012-10-24 | 2014-05-07 | 国家纳米科学中心 | 一种有机小分子单晶材料的表征方法及其应用 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006027967A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Ricoh Co Ltd | 有機結晶付基板作製装置及び有機結晶付基板作製方法 |
| CN101796621A (zh) * | 2007-09-03 | 2010-08-04 | 富士胶片株式会社 | 制备有机半导体化合物的单晶薄膜的方法 |
| CN101587940A (zh) * | 2008-05-20 | 2009-11-25 | 国家纳米科学中心 | 直接在SiO2介电层上制备并五苯薄膜晶体管的方法 |
| CN103069555A (zh) * | 2010-08-18 | 2013-04-24 | 独立行政法人产业技术综合研究所 | 有机半导体薄膜以及有机半导体单晶薄膜的制造方法 |
| CN103147123A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 国家纳米科学中心 | 一种微米尺度有机小分子单晶材料及其制备方法 |
| CN103776856A (zh) * | 2012-10-24 | 2014-05-07 | 国家纳米科学中心 | 一种有机小分子单晶材料的表征方法及其应用 |
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