[发明专利]一种基于有机二维分子晶体的p-n异质结及其制备方法和在半波整流电路中的应用

权利要求书

1.一种基于有机二维分子晶体的p-n异质结，其特征在于：通过下述步骤制备得到：

步骤1：分别将活性剂溶解到去离子水中得到两份活性剂去离子水溶液，将p型有机半导体粉末溶解到有机溶剂A中得到p型有机溶液，将n型有机半导体粉末溶解到有机溶剂B中得到n型有机溶液；其中，所述有机溶剂A和有机溶剂B均不溶于水且密度小于水；

步骤2：将步骤1中制得的p型有机溶液和n型有机溶液分别滴加到活性剂去离子水溶液的表面，分别于20℃～25℃室温下静置至p型有机溶液中的有机溶剂A以及n型有机溶液中的有机溶剂B完全挥发，分别在活性剂去离子水溶液的表面得到p型有机半导体二维分子晶体和n型有机半导体二维分子晶体；

步骤3：将步骤2制得的p型有机半导体二维分子晶体转移到基底上，然后通过范德华相互作用将步骤2制得的n型有机半导体二维分子晶体转移到所述p型有机半导体二维分子晶体上，得到p型有机半导体二维分子晶体在下、n型有机半导体二维分子晶体在上的垂直堆叠的p-n异质结。

2.根据权利要求1所述的基于有机二维分子晶体的p-n异质结，其特征在于：在步骤1中，通过超声使活性剂、p型有机半导体粉末、n型有机半导体粉末溶解；所述活性剂去离子水溶液中活性剂的浓度为10～15mg/mL，所述p型有机溶液中p型有机半导体粉末的浓度为1.0～1.5mg/mL，所述n型有机溶液中n型有机半导体粉末的浓度为1.0～1.5mg/mL。

3.根据权利要求1所述的基于有机二维分子晶体的p-n异质结，其特征在于：所述活性剂为四丁基溴化铵，所述p型有机半导体粉末为2,6-二(4-己基苯基)蒽，所述n型有机半导体粉末为呋喃噻吩喹啉化合物，所述有机溶剂A为甲苯，所述有机溶剂B为氯苯；所述去离子水为超纯水，电阻率为18.2MΩ·cm。

4.根据权利要求1所述的基于有机二维分子晶体的p-n异质结，其特征在于：在步骤2中，所述p型有机半导体二维分子晶体的面积是n型有机半导体二维分子晶体的面积的2～2.5倍，所述p型有机半导体二维分子晶体的面积大于10⁴μm²。

5.根据权利要求1所述的基于有机二维分子晶体的p-n异质结，其特征在于：在步骤3中，所述基底为表面覆有厚度为300nm SiO₂的硅片，且所述基底用十八烷基三氯硅烷进行修饰，具体修饰方法为：将表面覆有厚度为300nm SiO₂的硅片在10^-6～10^-5Pa真空条件下于80～100℃干燥1～1.5小时，利用毛细管滴入一滴十八烷基三氯硅烷，再次在10^-6～10^-5Pa真空条件下于110～130℃干燥2～2.5小时，完成修饰。

6.一种基于有机二维分子晶体的p-n异质结的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：分别将活性剂溶解到去离子水中得到两份活性剂去离子水溶液，将p型有机半导体粉末溶解到有机溶剂A中得到p型有机溶液，将n型有机半导体粉末溶解到有机溶剂B中得到n型有机溶液；其中，所述有机溶剂A和有机溶剂B均不溶于水且密度小于水；

步骤2：将步骤1中制得的p型有机溶液和n型有机溶液分别滴加到活性剂去离子水溶液的表面，分别于20℃～25℃室温下静置至p型有机溶液中的有机溶剂A以及n型有机溶液中的有机溶剂B完全挥发，分别在活性剂去离子水溶液的表面得到p型有机半导体二维分子晶体和n型有机半导体二维分子晶体；

步骤3：将步骤2制得的p型有机半导体二维分子晶体转移到基底上，然后通过范德华相互作用将步骤2制得的n型有机半导体二维分子晶体转移到所述p型有机半导体二维分子晶体上，得到p型有机半导体二维分子晶体在下、n型有机半导体二维分子晶体在上的垂直堆叠的p-n异质结。