[发明专利]双D-π-A一甲川菁染料及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种双D-π-A一甲川菁染料及在硅片表面的成膜应用。

背景技术

硅基材料具有稳定性好、成本低廉以及无环境污染等优点，已作为半导体材料广泛应用于微电子和太阳能光伏半导体领域。近年来，随着纳米技术以及电子学的快速发展，将有机功能分子在硅基材料表面共价键合成膜，对其进行表面修饰受到人们的广泛关注，成为研究的热点领域。

将有机分子在硅基材料表面共价键合，可以使硅基材料表面形成有机分子层薄膜，使有机分子的性能转嫁于半导体，提高材料的表面性能，赋予传统硅基材料更多的功能，已被广泛应用于太阳能电池、分子存储器、分子开关、场效应晶体管、生物芯片和生物传感器等领域。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种新型双D-π-A一甲川菁染料；

本发明的另一目的是提供上述双D-π-A一甲川菁染料的合成方法；

本发明还有一个目的是提供双D-π-A一甲川菁染料在硅片表面形成分子薄膜的应用。

本发明的实现过程如下：

结构式（I）所示的双D-π-A一甲川菁染料，

其中，R为

。

上述双D-π-A一甲川菁染料的制备方法，包括以下步骤：

（1）4-甲基喹啉与1,3-二氯-2-丙醇反应得到1,3-二-(4-甲基喹啉)-2-丙醇二氯盐；

（2）1,3-二-(4-甲基喹啉)-2-丙醇二氯盐与含有甲硫基的杂环季铵盐反应得到双D-π-A一甲川菁染料，所述含有甲硫基的杂环季铵盐具有如下结构，

。

上述步骤（1）在N₂保护下130～160℃反应。

上述步骤（2）使用三乙胺为催化剂，乙醇为溶剂加热回流反应。

本发明制备得到的双D-π-A一甲川菁染料可在羟基化的单晶硅表面形成分子薄膜。

本发明双D-π-A一甲川菁染料的制备方法简单，产品纯度高，易于工业化生产。通过原子力显微镜（AFM）和光电子能谱（XPS）研究发现，制备得到的双D-π-A一甲川菁染料可在羟基化的单晶硅表面以共价键键合形成分子薄膜，成膜性能好，使染料的光谱性能转嫁于单晶硅半导体，应用在光电材料和生物检测领域。

附图说明

图1  硅片基底表面的XPS全扫描测量谱；

图2  染料D1共价键合硅片表面的XPS全扫描测量谱；

图3  染料D2共价键合硅片后表面的XPS全扫描测量谱；

图4  染料D3共价键合硅片后表面的XPS全扫描测量谱；

图5  染料D4共价键合硅片后表面的XPS全扫描测量谱； 

图6  硅片基底表面的原子力显微镜二维及三维形貌图； 

图7  共价键键合染料D1后硅片表面的原子力显微镜二维及三维形貌图； 

图8  共价键键合染料D2后硅片表面的原子力显微镜二维及三维形貌图； 

图9  共价键键合染料D3后硅片表面的原子力显微镜二维及三维形貌图； 

图10 共价键键合染料D4后硅片表面的原子力显微镜二维及三维形貌图。

具体实施方式

通过以下实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1