[发明专利]可编织纤维状有机光电场效应晶体管及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可编织纤维状有机光电场效应晶体管及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：对衬底进行十八烷基三氯硅烷的修饰，修饰后在衬底上蒸镀可导电的薄膜作为栅电极，在栅电极上涂覆并固化一层薄膜作为绝缘层，通过蹭涂的方式将二维片状有机单晶转移至绝缘层上，在二维片状有机单晶两侧的绝缘层上真空掩膜蒸镀源极和漏极，真空掩膜蒸镀完成后，得到器件，将栅电极以及位于该栅电极上的绝缘层、源极、漏极和二维片状有机单晶转移至处理后纤维上，得到可编织纤维状有机光电场效应晶体管，本发明预先在平面状衬底上制备独立的有机光电场效应晶体管器件，可以保证转移后，能够在各种纤维状衬底上制备线性器件。

技术领域

本发明属于有机电子技术领域，具体来说涉及一种可编织纤维状有机光电场效应晶体管及其制备方法和应用。

背景技术

随着有机电子学的快速发展，可穿戴电子设备成为因为具有质量轻、体积小、效率高以及一定的弹性等特点，逐渐地成为电子器件领域的研究热点。相较于传统的平面器件，纤维状器件因其可操作性难度大，制备过程更为困难，复杂。因此迫切需要在相关领域开展突破性研究。近些年来有许多制备可穿戴的纤维状微型器件的尝试并取得了一定的成功经验，如复旦大学利用旋转平移法，首次成功制备了可拉伸的纤维状超级电容器。还通过将取向碳纳米管纤维缠绕在一起，制备出了可自支撑染色敏化有机太阳能电池(Advanced.Mater 2013,25,5965–5970；Advanced.Energy Mater 2014,1301750)。然而作为现代电子电路的基本构建单元，有机场效应晶体管器件基本上都是在传统的平面状衬底上实现的，关于可编织的纤维状场效应晶体管的报道很少。在已经报道的文献中普遍存在着器件制作工艺复杂，生产成本高、衬底选择受限、器件性能低、应用缺乏等问题(IEEEElectron Device Letters,2016.37,774.Advanced Materials 2009,21,573-577；ACSAppl.Mater.Interfaces 2012,4,6-10.)。这在很大程度上阻碍了有机场效应晶体管在可穿戴电子领域的发展，仍需要相关领域科研工作者的不断探索与研究。

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可编织纤维状有机光电场效应晶体管的制备方法，该制备方法基于转移技术，利用二维片状有机单晶的可弯曲特性，能够大批量制备得到高性能的可编织纤维状有机光电场效应晶体管。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的可编织纤维状有机光电场效应晶体管。

本发明的另一目的是提供所述可编织纤维状有机光电场效应晶体管在提高灵敏度和光响应度中的应用。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种可编织纤维状有机光电场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

1)对衬底进行十八烷基三氯硅烷(OTS)的修饰，修饰后在衬底上蒸镀可导电的薄膜作为栅电极，其中，修饰的步骤包括①～③：

①将衬底放入丙酮中浸泡20～40min，干燥，放入铬酸洗液中浸泡30～40min，取出衬底后先后依次进行清洗和干燥；

在所述步骤①中，所述干燥为用氮气吹干，所述清洗的操作为：用去离子水冲洗多次后在去离子水中超声至少5min。

在所述步骤①中，所述铬酸洗液为重铬酸钾、水和浓硫酸的混合物，其中，所述重铬酸钾的质量份数、水的体积份数和浓硫酸的体积份数的比为1：2：18。

在上述技术方案中，所述浓硫酸中H₂SO₄的质量分数为98％。

在上述技术方案中，所述质量份数的单位为g，所述体积份数的单位为mL。

②对衬底进行羟基化：将步骤①所得衬底置于食人鱼洗液中浸泡20～40min，取出所述衬底后对该衬底进行清洗；