一种透明有机异质结阵列及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种透明有机异质结阵列，包括透明基底，以及分布在其上的有机异质结阵列；其中，单个有机异质结上表面的面积为900

【技术实现步骤摘要】
一种透明有机异质结阵列及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及微加工
更具体地，涉及一种透明有机异质结阵列及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]有机材料由于其较低的生产制造成本、优异的分子可设计性能、可制备柔性器件、可进行溶液法等优势生产近年引起了领域内专家学者广泛的研究兴趣。近年来，有机半导体材料广泛的应用于光电探测器(OPD)、有机太阳能电池(OPV)、有机发光晶体管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)等多种新型光电子器件。
[0003]随着对于可穿戴器件、智能器件、多功能器件需求的不断增加；也对光电子器件提出了透光性、阵列化、柔性等多种需求。目前，主流的半透明器件主要依赖于通过降低薄膜厚度或者通过分子结构设计，减少其对可见光的吸收。这种方式往往对于工艺和分子结构有较大的要求。
[0004]因此，需要提供一种在保证薄膜厚度同时还可以实现透光性、阵列化和柔性的有机半导体材料制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种透明有机异质结阵列，该阵列中的单个有机异质结的尺寸小于人眼分辨率，且结构中存在大量孔隙，在可见光范围内可保持70％以上的光透过率，呈透明状态。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种透明有机异质结阵列的制备方法。
[0007]本专利技术的又一个目的在于提供一种基于有机异质结的透明光电探测器。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009]一种透明有机异质结阵列，包括透明亲水基底，以及分布在其上的有机异质结阵列；其中，单个有机异质结上表面的面积为900
‑
10000μm2，单个有机异质结的厚度为300
‑
1000nm。
[0010]优选地，所述单个有机异质结上表面的面积为900
‑
2500μm2，单个有机异质结的厚度为300nm。
[0011]本专利技术中透明有机异质结阵列是分布在透明基底上的，单个有机异质结上表面的表面积尺寸非常小，是小于人眼分辨率的，且阵列结构中存在大量空隙，使得有机异质结阵列在可见光范围内具有70％以上的透过率。
[0012]本专利技术对于单个异质结的形状不作限定，其上表面可以是规则的圆形、矩形，也可以是不规则的形状，只是对上表面的面积进行了限定。
[0013]优选地，所述透明基底为表面旋涂有ZnO或PEDOT:PSS薄膜的ITO玻璃。
[0014]ITO玻璃具有透光性，旋涂ZnO或PEDOT:PSS有利于正电荷的传输。旋旋涂ZnO包括如下过程：
[0015]配置ZnO前驱体溶液，在二甲氧基乙醇中加入乙醇胺和二水合醋酸锌，室温下搅拌过夜，避光保存待用。使用时利用旋涂在ITO基底上制备薄膜，转速为4000r/min，旋涂时间为30s，旋涂后在200℃下热退火2h。
[0016]旋涂PEDOT:PSS包括如下过程：
[0017]将清洗干净的ITO基底(玻璃和PET薄膜)进行PLASMA处理，功率为200W，时间为20min，利用旋涂在ITO基底表面制备薄膜，转速为4200r/min，旋涂时间为30s，旋涂后在150℃下热退火30min。
[0018]优选地，本专利技术中给受体异质结中给体
‑
受体体系包括但不限于小分子给体
‑
小分子受体、聚合物给体
‑
小分子受体、聚合物给体
‑
聚合物受体等大多数可用溶液加工的有机给受体材料体系，其中小分子受体材料主要包括以PC
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BM、ICBA为代表的富勒烯受体和以ITIC、Y6为代表的非富勒烯受体材料。
[0019]一种如上所述透明有机异质结阵列的制备方法，包括如下步骤：
[0020]将有机给体
‑
受体溶液滴加至疏水模板上，使透明基底靠近疏水模板，直至与溶液相接触，在疏水模板和透明基底之间形成液桥；在溶剂气氛下，烘干有机给体
‑
受体溶液中的溶剂，取下疏水模板，可得到透明有机异质结阵列；
[0021]所述疏水模板上分布有柱状结构阵列，其中单个柱状结构的横截面积为900
‑
10000μm2，单个柱状结构的高度为20μm，相邻柱状结构之间的间距为25
‑
70μm；
[0022]所述透明基底具有亲水性。
[0023]优选地，所述单个柱状结构的横截面积为900
‑
2500μm2，单个柱状结构的高度为20μm，相邻柱状结构之间的间距为15
‑
50μm。
[0024]优选地，所述疏水模板表面的水接触角为140
°‑
160
°
，所述透明基底的水接触角为20
°‑
30
°
。
[0025]本专利技术公开的透明有机异质结阵列的制备方法是基于液桥现象的，具体过程是采用亲水性良好的透明基底和疏水模板，两者之间的浸润性差异使有机给受体材料混合液在两者之间形成微型毛细液桥。制备过程中，使用的疏水模板上分布有柱状结构阵列，其中单个柱状结构的横截面积为900
‑
10000μm2，相邻柱状结构之间的间距为25
‑
70μm，微型毛细液桥存在于柱状结构和透明基底之间。调控烘干过程中的溶剂种类、烘干温度以及混合液浓度，得到符合尺寸的有机异质结阵列。
[0026]结合图1，在组装过程中，将有机给体
‑
受体溶液滴加至疏水模板上，使透明基底靠近疏水模板，直至与溶液相接触，此时，疏水模板和透明基底都处于液体浸润状态(如图1中的a1)和a2)所示)；溶剂不断蒸发，疏水模板和透明基底中的溶液减少，如图1中b1)所示；随着溶剂的进一步减少，疏水模板上柱状结构之间的沟槽中的混合液先发生退浸润，同时柱状结构与透明基底间的溶液则钉粘在缝隙中，形成微型毛细液桥(如图1中的b2)、c1)和c2)所示)；随着烘干过程的进行，由于毛细液桥的存在，液体的退浸润和毛细液流得以被控制，随着液体的方向性退浸润，液体中的给受体分子不断析出，并有序沉积在透明基底表面，完成自主装，将整个装置经过巧妙的翻转，便可以得到图案化的有机异质结阵列(如图1中的d1)和22)所示)。
[0027]优选地，所述疏水模板为是表面修饰有低表面能分子的硅基模板。
[0028]所述疏水模板的一种可能的制备方法包括如下过程：
[0029](1)硅基板的刻蚀：
[0030]在氮掺杂的<100>晶面的SiO2/Si硅片上旋涂光刻胶(Shipley Microposit S1800 series)，通过激光直写装置(Heidelberg DWL200)将电脑预先编好的图案(不同宽度和间距的微米线阵列以及微米环阵列)照射在光刻胶上使其固化，经过后烘和显影使未曝光部分的硅片表面露出来。利用氟基试剂对带有光刻胶图案的硅片进行约6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明有机异质结阵列，其特征在于，包括透明基底，以及分布在其上的有机异质结阵列；其中，单个有机异质结上表面的面积为900
‑
10000μm2，单个有机异质结的厚度为300
‑
1000nm。2.一种透明有机异质结阵列，其特征在于，所述透明基底为表面旋涂有ZnO或PEDOT:PSS薄膜的ITO玻璃。3.一种透明有机异质结阵列，其特征在于，所述有机异质结中给体
‑
受体体系包括小分子给体
‑
小分子受体、聚合物给体
‑
小分子受体和聚合物给体
‑
聚合物受体。4.一种如权利要求1
‑
3任一所述透明有机异质结阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将有机给体
‑
受体溶液滴加至疏水模板上，使透明基底靠近疏水模板，直至与溶液相接触，在疏水模板和透明基底之间形成液桥；在溶剂气氛下，烘干有机给体
‑
受体溶液中的溶剂，取下疏水模板，可得到透明有机异质结阵列；所述疏水模板上分布有柱状结构阵列，其中单个柱状结构的顶部面积为900
‑
10000μm2，单个柱状结构的高度为20μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王京霞，岳钰琛，江雷，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：