[发明专利]一种有机单晶微米带P-N异质结阵列的生长方法

说明书

本发明提供了一种有机单晶微米带P‑N异质结阵列的生长方法。该方法包括：提供一基底，并对基底进行光刻以获得负性的光刻胶阵列；利用疏水型的单分子层溶液对光刻胶阵列进行修饰，以获得光刻胶模板；将光刻胶模板按照竖向放置的方式浸入N型材料的溶液中，直至光刻胶模板完全浸入N型材料的溶液后取出光刻胶模板，以在光刻胶模板上形成N型单晶微米带；将光刻胶模板按竖向放置的方式浸入P型材料的溶液中，直至光刻胶模板完全浸入P型材料的溶液后取出光刻胶模板，以在光刻胶模板上形成P型单晶微米带，从而形成有机单晶微米带P‑N异质结阵列。制备的微米带P‑N异质结阵列均为单晶材料，且可以准确定位生长具有上下叠层结构的P‑N异质结。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种有机单晶微米带P-N异质结阵列的生长方法。

背景技术

有机单晶半导体具有高度有序的分子排列，这一结构特点使其具有高的载流子迁移率，因此它在有机电路中具有广泛的潜在应用。目前，有多种方法对有机单晶进行图案化或阵列化，比如喷墨打印、溶液法刮涂和通过模板自组装等方法。据报道通过这些方法进行图案化或阵列化的有机单晶的迁移率可以超过10cm²V^-1s^-1。然而，这些有机材料大多数都只具备单极性如P型或N型的性质，这影响了它们在互补型金属氧化物半导体电路(CMOS电路)以及新器件如发光晶体管中的应用。

CMOS电路在同一个载流子传输沟道中需要两种不同类型的材料同时存在，目前通常是构筑上下叠层的P-N结来达到CMOS电路的要求。因此，准确定位生长上下叠层的有机单晶P-N结对于有机电子器件来说十分重要。现有技术中通常有两种方法可以构筑上下叠层的P-N结，一种是采用分步蒸镀的方法，另一种是利用表面能区域化的方法。

其中，采用分步蒸镀的方法获得的上下叠层的材料都是多晶材料，并且材料的迁移率很低。利用表面能区域化的方法具体是利用自组装单分子层对基底的表面进行表面能区域化修饰，使其不同的区域具有不同的表面能大小，以此来诱导有机单晶材料的图案化或阵列化生长，表面能高的区域更易有机材料的生长，表面能低的区域则相反。这种表面能区域化的方法可以更大精度地对有机材料进行图案化或阵列化。然而，这种方法较难控制上层的材料准确生长在预先构筑好的第一层材料上，换句话说，这种方法无法准确定位生长上层的单晶材料。

因此，急需一种方法可以实现准确定位生长上下叠层的P-N结材料，以备其在CMOS电路中的运用。

发明内容

本发明的一个目的是准确定位生长上下叠层的P-N结材料。

本发明的另一个目的是构筑载流子迁移率高的单晶材料。

本发明提供了一种有机单晶微米带P-N异质结阵列的生长方法，包括如下步骤：

提供一基底，并对所述基底进行光刻以获得负性的光刻胶阵列，所述光刻胶阵列为间隔开布置的多个光刻胶条纹形成的阵列；

利用疏水型的单分子层溶液对所述光刻胶阵列进行修饰，以获得具有亲疏水性的负性的光刻胶模板；

将N型材料溶解在第一溶剂中，以获得N型材料的溶液，并将所述光刻胶模板按照竖向放置的方式浸入所述N型材料的溶液中，直至所述光刻胶模板完全浸入所述N型材料的溶液后取出所述光刻胶模板，以在所述光刻胶模板上形成N型单晶微米带，其中，所述竖向放置的方式为将所述光刻胶模板按照所述光刻胶条纹沿竖向方向延伸的方式放置；

将P型材料溶解在第二溶剂中，以获得P型材料的溶液，并将形成有N型单晶材料的所述光刻胶模板按照所述竖向放置的方式浸入所述P型材料的溶液中，直至所述光刻胶模板完全浸入所述P型材料的溶液后取出所述光刻胶模板，以再在所述光刻胶模板上形成P型单晶微米带，从而形成有机单晶微米带P-N异质结阵列。

可选地，所述N型材料选择成耐高温且仅在高于一预设温度时才溶解的N型材料。