一维有机半导体纳米材料的图案化生长及器件制备

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacobyuanwei
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近几年来,一维有机纳米结构由于其不同于无机材料的独特性质在电学和光电领域中得到了广泛的应用,并且作为一个重要的前沿研究领域吸引了越来越多的关注。要实现一维有机纳米材料的器件应用,制备大面积定向图案化排列的一维有机纳米单晶阵列是其中的关键。但是,目前关于一维有机纳米结构的有序自组装和图案化生长的研究仍然鲜有报道。因此,探索新颖、简便的制备方法用以获得有序排列甚至图案化的一维有机纳米结构,并进一步研究相应的器件制备,具有十分重要的意义。本研究分为三个部分:   ⑴发展了一种使用模具控制有机化合物溶液挥发,一步自组装生长实现定向一维有机纳米单晶图案化的方法。我们选择C60作为模型化合物,研究了挥发过程中溶剂、控制模具、浓度等实验参数对C60一维纳米晶体的定向生长和周期性图案形成的影响。实验中,有机材料溶液加入到生长衬底与控制模具之间的狭缝中,由于溶剂挥发只发生在狭缝弯液面处。因此,C60定向一维纳米晶体的生长和图案的形成都在溶剂挥发过程中受到模具的有效控制。生长出来的图案形状可以随模具形状而变化,纳米线图案的条纹间距可以通过模具尺寸在一定范围内进行调控。这种新方法也被证明适用于其他有机分子体系,因而在有机光电器件制作上具有广泛的应用前景。   ⑵在利用控制挥发法成功制备多种形状定向纳米图案的基础上,我们进一步研究了使用亲疏水分区衬底,简便、有效地制备定向的、生长区域可控的、形状多样的有机纳米图案的方法。通过对生长衬底进行亲疏水分区的预处理,划分出一维纳米结构易于生长的亲水区域和不易于生长的疏水区域。再通过对挥发过程中溶剂接触线的控制,实现了对定向有机一维纳米图案的生长位置、形状以及尺寸的有效调控。我们以SQ为例,制得基于定向有机纳米线阵列的光电器件,证明了这是一种简单、有效、低成本的制备阵列化光电器件的方法。   ⑶成功地研究出了一种利用接触印刷转移PVD法生长的纳米线,在接受衬底上形成定向纳米线图案的方法。利用亲疏水分区接受衬底可以进一步控制定向一维纳米结构排列的区域。用这种方法,我们很容易的得到了CuPc和F16CuPc定向纳米线图案,并进一步测试了其光响应和FET性质。此外,我们还利用此方法制备了F16CuPc纳米线与CuPc纳米薄膜相结合的双极FET器件。以上实验结果证明了这种方法在有机材料,尤其是溶解性差,无法利用挥发法定向生长的有机材料的一维纳米材料生长定向及器件制备过程中,具有重要的意义。
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