[发明专利]一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法

说明书

本发明提供一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法，通过设计周期性硅微柱模板，选择性修饰FAS分子使其顶部亲液、侧壁疏液来控制毛细液桥的形成，从而利用一级毛细液桥的定向退浸润过程来诱导半导体材料进行定向的成核和生长，获得表面平整、长程有序、高质量的一维半导体微米线阵列。进一步发展了利用正交溶剂的二级毛细液桥来诱导双组份异质结构的组装方法，利用正交溶剂和三维转移平台可以在第一层微米线阵列顶部垂直生长第二层半导体微米线阵列，形成交叉堆叠的异质结构阵列。本发明制备的具有多组分半导体材料的异质结构可以有效地控制器件性能，集成多种功能并产生特定的应用，为交叉堆叠的异质结构阵列化制备提供了新思路。

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体涉及一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法。

背景技术

在同一个基底上集成多种具有不同物理性质的光电功能材料，形成异质结构的制备，是构筑多功能、高性能的微纳集成复合器件的必要手段，也是实现微电子与光电子技术协同的基石。

目前多组分异质结构的制备和应用主要集中在体相结构和薄膜构成的异质界面中，并表现出优异的性能。但在微纳图案化制备方面，虽然利用液相加工方法来制备单层的半导体阵列已趋于成熟，例如喷墨打印法，蘸笔印刷法等，可以将宏观液体分割成很多个限域空间，有利于控制微纳结构的结晶，然而，利用液相加工方法来制备多种异质结阵列仍面临很多挑战。主要包括：（1）在多次液相加工过程中，后续操作中使用的溶剂会溶解和破坏前期形成的结构；（2）不同材料的溶液，在固体的固液界面上存在不同的收缩行为（即三相线的锚定的移动行为不同），无法在同一组装体系中同时精确控制两种以上组分的流体输运行为和结晶位点。因此，发展一种普适性的方法以解决多组分材料液相加工的难题，具有重要的科学意义和工业价值。

发明内容

本发明是为了解决多组分材料液相加工的问题，提供一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法，通过设计周期性硅微柱模板，选择性修饰FAS分子使其顶部亲液、侧壁疏液来控制毛细液桥的形成，从而利用一级毛细液桥的定向退浸润过程来诱导半导体材料进行定向的成核和生长，获得表面平整、长程有序、高质量的一维半导体微米线阵列。进一步发展了利用正交溶剂的二级毛细液桥来诱导双组份异质结构的组装方法，利用正交溶剂和三维转移平台可以在第一层微米线阵列顶部垂直生长第二层半导体微米线阵列，形成交叉堆叠的异质结构阵列。

本发明提供一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法，包括以下步骤：

S1、一维纳米线阵列制备：利用一级毛细液桥制备一维纳米线阵列；

S2、交叉堆叠的异质结构阵列：在二级毛细液桥硅柱模板上滴加二级前驱液，然后将一维纳米线阵列覆盖在二级毛细液桥硅柱模板的二级毛细液桥硅柱阵列上得到三明治结构，将三明治结构放入烘箱中加热使正交溶剂挥发后取出拆开，得到交叉堆叠的异质结构阵列；

二级前驱液为溶解在正交溶剂中的聚合物发光材料，正交溶剂可溶解聚合物发光材料但不溶解一维纳米线阵列；

二级毛细液桥硅柱阵列包括至少两个二级毛细液桥硅柱，二级毛细液桥硅柱顶部亲液、侧壁疏液。

本发明所述的一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法，作为优选方式，步骤S1包括：

S11、在一级毛细液桥硅柱模板上滴加一级前驱液；

S12、将基底覆盖在一级毛细液桥硅柱模板上得到三明治结构；

S13、将三明治结构放入烘箱中使一级毛细液桥诱导定向退浸润得到一维纳米线阵列；

一级毛细液桥硅柱模板包括一级毛细液桥硅柱阵列，一级毛细液桥硅柱阵列的顶部亲液、侧壁疏液；

步骤S2中，二级毛细液桥硅柱阵列与一维纳米线阵列交叉设置。

本发明所述的一种制备交叉堆叠的异质结构阵列的方法，作为优选方式，一级前驱液为有机-无机杂化钙钛矿前驱液或半导体材料前驱液。