[发明专利]一种多孔有机半导体薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔有机半导体薄膜的制备方法，将有机半导体材料与高分子聚合物溶解在有机溶剂中，混合均匀，形成前驱体溶液。将前驱溶液旋涂在基底上，由于气息图案原理，形成多孔有机半导体薄膜。由于高分子聚合物的掺入，抑制了有机半导体材料的聚集和结晶，促进了多孔薄膜结构的形成。同时，高分子聚合物的掺入有利于提高有机半导体材料的电学稳定性。本发明工艺简单、重复性好、对设备和环境条件要求低，适用于大部分多孔有机半导体薄膜的制备，在新型有机半导体器件制备中有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于有机半导体技术领域，涉及一种多孔有机半导体薄膜的制备方法。

背景技术

有机半导体薄膜具有制备温度低、柔韧性好、容易大面积制备等优点，因而成为下一代半导体材料的研究热点。有机半导体薄膜广泛应用在太阳能电池、场效应晶体管、发光二极管和传感器等器件中，其中有机半导体层对器件的性能有着很至关重要的影响。因为薄膜形态会导致分子之间的堆积排列和电荷传输方式的改变，因此薄膜的形态与器件的性能有着密切的联系。对于多孔有机物半导体薄膜而言，有序多孔的微观结构能够缩小电子的迁移距离，减少电子-空穴的复合几率，这有利于制备高效异质结聚合物太阳能电池。除此之外，具有多孔结构的有机半导体薄膜可以明显的增加其气相检测能力，在新型气敏传感方面有广阔的应用前景。

多孔薄膜通常采用微纳加工法、模板法和气息图案等方法制备，其中气息图案法是制备多孔高分子聚合物薄膜的常用方法，它是在一定湿度的环境下，由于溶剂的蒸发使得高分子聚合物溶液表面的温度降低，导致空气中的水蒸气在气液接触面凝结成为水滴，凝结的小水滴分散到聚合物中，待溶剂挥发完全后，小水滴逐渐蒸发，使原来小水滴所占据的聚合物部分形成孔洞而成为有序薄膜结构。其孔的形貌可以通过选择不同的成膜材料和环境等条件得到控制，所以其在分离膜、模板和光电材料等领域有广阔的发展前景。由于有机半导体材料在成膜过程中容易发生聚集和结晶，因而很难通过气息图案法得到有序多孔薄膜。

发明内容

为克服上述困难，本发明提供一种多孔有机半导体薄膜的制备方法，即配制有机半导体材料和高分子聚合物混合形成前驱体溶液，并通过旋转涂膜工艺制备多孔有机半导体薄膜。

本发明采用如下技术方案：

一种多孔有机半导体薄膜的制备方法，将有机半导体材料与高分子聚合物溶解在有机溶剂中，混合均匀形成前驱体溶液，调节环境温度、相对湿度、前驱体浓度、溶剂种类，并利用旋涂仪将前驱液旋涂在基底上，基于气息图案原理，获得多孔有机半导体薄膜。

所述有机半导体材料可以为可溶性小分子型有机半导体材料，如并五苯、酞菁或金属络合物，也可以为共轭高分子型有机半导体材料，如聚乙炔或聚噻吩及其衍生物。

所述高分子聚合物为：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚乳酸、聚醚酰亚胺或聚丁二烯。

所述有机溶剂主要遵循的原则有极性相近原则、溶度参数相近原则等。由于气息图案法要求溶剂常温下要易于挥发，也需要具有低的沸点，并且不能与水互溶。在这种情况下选择：氯仿、二硫化碳、甲苯或四氢呋喃中的任一种。

所述前驱体溶液的浓度为5～15mg/mL，其中有机半导体材料与高分子聚合物的质量比为(0.5～2):1。

所述基底为硅衬底、玻璃或柔性基底。

所述旋涂时的温度为20～60℃、相对湿度为40%～80%。

所述旋涂的速度为1000～5000rpm。