電場結(jié)合毛細作用力誘導有機微納晶體圖案化排列及其光電探測器件研究.pdf

1、近年來有機小分子單晶材料由于其良好的光電學性能以及易功能化等優(yōu)點受到越來越多的關注。由于其分子和原子排列的有序性，使其電學性能以及光學等其它性能相對于傳統(tǒng)的薄膜材料以及多晶材料有明顯的提高，更加使其具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。同時隨著半導體材料在器件上的應用和發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)陣列化的納米結(jié)構(gòu)可以降低材料消耗和成本，減少器件之間的電路干擾，改善器件性能，因此在器件的制備中如何獲得排列有序的有機微納晶體材料結(jié)構(gòu)顯得至關重要。因此，在本文中著

2、重研究了一種通過施加外加電場與水流揮發(fā)所產(chǎn)生的毛細管力相結(jié)合的方法來實現(xiàn)單個有機微納晶體材料的精確定位以及其在器件上的應用。
　　一、介電電泳力結(jié)合毛細作用力誘導八羥基喹啉鋁（Alq3）單晶納米片和納米棒精確排布及其光電探測性能研究。
　　我們利用兩個平行的ITO導電玻璃構(gòu)成平行板電容器（其中下底板的ITO電極預先光刻好圖案），將預先制備好的Alq3單晶納米片注入到其中，隨后在上下ITO電極上施加外加電場，在外加電場的作用下

3、Alq3單晶納米片會被吸附到光刻膠與底電極接觸的區(qū)域，保持外加電場強度不變，在外加電場產(chǎn)生的介電電泳力與水流揮發(fā)所產(chǎn)生的毛細管力的共同作用下，可以實現(xiàn)Alq3單晶納米片在帶有光刻圖形上的基底ITO電極上定點定位的排列。并且通過調(diào)節(jié)基底ITO表面光刻圓孔直徑（D）和 Alq3納米片直徑（d）的大小的比值不同可以控制排列在圓孔中Alq3單晶納米片的數(shù)目。該方法不僅對于Alq3單晶納米片可以進行排列，對于一維的Alq3單晶納米棒也同樣適用，具

4、有普適性。并且通過光刻技術(shù)與電場-毛細管力相結(jié)合我們將Alq3納米棒排列成了不同形狀如三角形、正方形等復雜圖形。在以上排列結(jié)果的基礎上，我們使用帶有金電極對的二氧化硅基底替代下底板 ITO導電玻璃基底，并且隨后將Alq3單晶納米片以及單晶納米棒分別排列在了金電極對上從而成功的制備了底接觸光電探測器，并且經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)該器件對于波長為254nm的紫外光具有很好的光響應。從以上對Alq3單晶納米片以及單晶納米棒的排列再到器件的制備充分說明了該方

5、法的普適性以及實用性，為有機納米結(jié)構(gòu)在集成器件中的應用提供了新的機遇。
　　二、外加電場結(jié)合水流的揮發(fā)作用圖案化排布富勒烯（C60）納米材料及其柔性光電探測器的制備。
　　通過在蒸鍍有金電極對的銅基底與上底板 ITO導電玻璃之間施加外加電場以及結(jié)合水流的揮發(fā)所產(chǎn)生的毛細管作用力，誘導C60納米片或納米棒在銅電極上精確排布。然后在排布好的銅基底上旋涂一層 PDMS，再用過硫酸銨溶液刻蝕銅的方法可以完成整個器件直接從銅基底上轉(zhuǎn)移

6、到 PDMS基底上，從而實現(xiàn)柔性器件的制備。實驗發(fā)現(xiàn)該器件對于波長在540nm左右的綠光具有很好的光響應。其中C60納米棒的光響應可以達到200倍以上，納米片光響應達到100倍以上。此外我們分別測試了在彎曲曲率為k=0.5cm-1以及彎曲50個循環(huán)后光響應的數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在多次彎折以及不同的彎曲半徑下器件的性能仍然很穩(wěn)定。通過這種電場與水流的揮發(fā)作用相結(jié)合的方法，我們成功實現(xiàn)了C60材料的精確定位排列，隨后再與刻蝕銅轉(zhuǎn)移器件方法巧妙地結(jié)