[发明专利]一种金属酞菁纳米线阵列及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种金属酞菁纳米线阵列及其制备方法与应用，所述金属酞菁纳米线阵列的制备方法包括步骤：S1，取表面具有沟道阵列的宝石作为衬底，对所述沟道阵列进行疏水处理；S2，取金属酞菁经物理气相沉积于经所述步骤S1处理的衬底表面形成若干金属酞菁纳米线，得到金属酞菁纳米线阵列。本发明公开的制备方法通过对表面具有沟道阵列的蓝宝石衬底进行表面疏水处理，再结合传统的PVD生长方法生长金属酞菁纳米线阵列，制备出的金属酞菁纳米线阵列水平有序、定向笔直、缺陷少，制备流程简单，成本低廉，可用于大规模生产，为基于金属酞菁纳米线批量构筑研发各种微纳光电器件提供理想的材料平台。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是涉及一种金属酞菁纳米线阵列及其制备方法与应用。

背景技术

高度有序的纳米线阵列是实现纳米线功能器件(场效应晶体管、光伏电池、传感器等)规模化制造、批量测试与高效研发的前提。与无机半导体纳米线相比，由有机分子构成的半导体纳米线具有更好的柔韧性和可伸缩性、独特的π-π共轭键和根据分子堆积取向建立的电荷载流子传输，因此有机半导体纳米线是研发具有优良性能的柔性器件的理想材料体系，特别是对于柔性可穿戴电子设备，无机半导体纳米线多含硫、铅等有毒元素，并不适于制作可穿戴电子设备，而有机半导体纳米线则基本不会含有有毒物质，制备出的可穿戴电子设备不会对人体有任何伤害。大多数文献中报道的有机半导体纳米线都是随机取向的，然而对于提高有机纳米线功能器件的性能应用来说，将有机分子组装成高度有序的纳米线阵列是十分可取的。

金属酞菁体系作为π共轭分子家族的一个分支，是一类已被广泛研究的有机半导体分子，其中酞菁锌(ZnPc)、酞菁铜(CuPc)、酞菁钴(CoPc)、酞菁镍(NiPc)和酞菁亚铁(FePc)等都是p型半导体，而全氟酞菁铜(F₁₆CuPc)为n型半导体。金属酞菁体系在光电、热电、光伏等方面有着广阔的应用前景，是多种光子器件、有机场效应晶体管(OFET)、光电晶体管和太阳能电池的活性元件。此外，金属酞菁体系还能应用于有机—无机杂化器件，如：杂化p-n结二极管、杂化光电探测器等。

现今，金属酞菁有机纳米线面内阵列的制备方法有多种，其中，两步制备法为较为常用的方法之一，其具体可为：第一步是采用传统的物理气相沉积法(PVD)在无载气的双温区管式炉中形成金属酞菁纳米线；第二步，通过Langmuir-Blodgett(LB)方法将制备的金属酞菁纳米线排列成纳米线面内阵列。通过LB方法排列的纳米线都有一定程度的弯曲，纳米线阵列杂乱程度高，纳米线表面缺陷较多。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种金属酞菁纳米线阵列的制备方法，该方法制备得到的金属酞菁纳米线阵列具有高度水平有序、定向笔直、缺陷少的特点。

本发明还提供了一种通过上述方法制得的金属酞菁纳米线阵列。

本发明还提供了上述金属酞菁纳米线阵列的应用。

本发明的第一方面，提出了一种金属酞菁纳米线阵列的制备方法，包括如下步骤：

S1，取表面具有沟道阵列的宝石作为衬底，对所述沟道阵列进行疏水处理；

S2，取金属酞菁经物理气相沉积于经所述步骤S1处理的衬底表面形成若干金属酞菁纳米线，得到金属酞菁纳米线阵列。