本发明专利技术公开了一种微距升华法生长分子晶体的方法和装置，包括如下步骤：以有机小分子为原料压片，将压片置于特制微型石英舟内，利用物理气相传输法，在基底上直接沉积，即高质量低缺陷分子晶体。同时，本发明专利技术开发了原位光谱精准定位了缺陷富含的区域，结合冷冻电镜解析出缺陷的结构信息，同时分析了分子晶体结构与发光之间的关系，此外也阐明了缺陷的存在促进了材料光响应电流的产生，阻碍着材料本征光电性能的表征以及在产业中的应用。相比于物理气相沉积，本方法简单方便，原料利用率高，适用性广，所需设备通用易得，得到的缺陷浓度低分子晶体对可见光无光电流响应，推动了有机小分子在柔性显示技术中的应用。子在柔性显示技术中的应用。
【技术实现步骤摘要】
一种生长高质量低缺陷分子晶体的方法与装置
[0001]本专利技术属于分子晶体
，具体涉及一种制备高质量分子晶体的方法与装置。
技术介绍
[0002]分子晶体是指以共价键结合形成的分子依靠分子间作用力(范德华力)规则排列而形成的晶体，范德华力最主要来源于分子间静电力、诱导力和色散力。分子晶体中又尤其以有机材料种类最多，生长出的有机分子晶体也具有十分重要应用以及研究价值。应用方面主要集中在有机发光二极管、有机太阳能电池和有机场效应晶体管，而由于有机分子晶体排列有序度高，杂质以及缺陷浓度低，被认为可以有效地反应出有机功能材料的本征性能，也可以用来更加深入的研究材料结构和性能之前的关系。
[0003]目前，生长分子晶体的方法主要有液相法(溶剂缓慢蒸发法、反溶剂扩散法等)、熔体法(如晶体提拉法、熔体导模法等)、气相法(物理气相传输法(PVT法)、气相外延法等)。液相法可以在衬底上原位生长分子晶体，但对于有机分子晶体来说，加入溶剂后往往会加速材料的变质，如并五苯、红荧烯配制成溶液后1
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5h内就会变质；而对于一些溶解性较差的有机材料如DNTT，无法利用液相法生长出晶体。熔体法得到的晶体多为大的体块晶体，对材料本身的稳定性要求很高。
[0004]目前气相法应用最广的就是PVT法，其制备的有机分子晶体普遍用来研究有机功能材料的本征性能和结构
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性能关系。然而最近的研究表明，尽管有机分子晶体的缺陷浓度相较于薄膜已经处于比较低的水平，但是有机分子晶体中缺陷的存在阻碍着对于有机功能材料的本征光电性能和结构
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性能关系的研究。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种高质量有机分子晶体的制备方法，以解决现有气相法生长的分子晶体质量低、缺陷浓度高的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术技术方案为：
[0007]有机分子流量限制法生长高质量分子晶体的方法，包括以下步骤：将有机小分子粉末压制成片状，再将所述片状放置于特制的微型磨口瓶底部(具体结构如图1)；将微型磨口瓶放到管式炉的加热处(高温区)，将基底放到所述管式炉的沉积区，利用物理气相传输法，在基底上沉积，即可得到有机小分子晶体。
[0008]上述的制备方法中，所述有机小分子为有机半导体材料中的一种且为可升华性材料，选自但不限于以下化合物：并苯类有机半导体材料(包含但不限于并五苯，并四苯，红荧烯，2，6
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二苯基蒽(DPA)，2,6
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二苯乙烯基蒽(DPVAnt)，2
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苯乙烯基蒽(2
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PhvA) 2，2
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二蒽(2A))；硫杂并苯类(包含但不限于C8
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BTBT，DNTT，C10
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DNTT， BTBTT
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C6，BTBTT
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C8)酞菁类(包含但不限于：酞菁铜，酞菁氧钛，全氟酞菁铜)，卟啉类(包含但不限于：H2DTP,NiDTP,CuDTP)等有机半导体材料,分子式如下：
[0009][0010]上述的制备方法中，所述片状通过将所述有机分子粉末采用物理压片法压制而成。
[0011]所述压制的条件如下：在15～25MPa条件下压制10
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30分钟；条件具体可为：在 15MPa下压制15分钟；或20MPa下压制2分钟。
[0012]上述压制以及装入磨口瓶中的目的是为了有效控制所述材料的升华速率从而精准控制样品的生长速率。
[0013]上述的制备方法中，所述基底可以是玻璃，石英，裸硅，二氧化硅，氧化铝，柔性基底。
[0014]具体处理方案为：将基底切割成1cm*1cm后，在超纯水中超声10min，转移至浓硫酸(浓度98％)和双氧水(浓度30％)的混合溶液中水浴加热，浓硫酸和双氧水的比例为7:3，待冷却后再用超纯水超声10min重复两次、利用异丙醇超声10min， N2横向吹干放入培养皿中，在等离子清洗仪中功率为100w下处理5min从而增加基底的表面亲水性。对于不耐酸的基底，直接等离子体处理5min即可。
[0015]上述的制备方法中，所述常压物理气相传输法的条件如下：温度可为100
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400℃，优选150～220℃(具体如180℃、190℃)，时间可为5
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10h(具体如5h)，载气为惰性气体，可以为氮气或氩气；所述载气的流速可为10～100sccm，优选20～50sccm(具体如50sccm)。
[0016]上述的制备方法中，所述常压物理气相传输法在真空条件下进行。
[0017]本专利技术还保护一种生长高质量分子晶体用的装置。
[0018]该装置包括磨口瓶以及与所述磨口瓶匹配的中空纺锤型瓶塞，且所述瓶塞的两端相对设有通孔，所述通孔的孔径均为1mm
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5mm。
[0019]进一步的，所述磨口瓶可为1毫升容量的磨口瓶。
[0020]本技术方案的工作原理以及优点在于：
[0021]1、本专利技术生长的分子晶体在疏水处理后基底上分散良好，形状规则，性能良好，可用于场效应晶体管、有机发光二极管等领域。
[0022]2、本专利技术中所采用的制备方法简单、设备简单、无需大型设备。
[0023]3、本专利技术中所需要的原料极少，原料利用率高，降低了使用成本。
[0024]4、本专利技术中所精确调整不同的压片压强、压片时间以及升华温度(物理气相传输法中加热区温度)，可间接调控生长片上分子晶体的厚度以及分布。
[0025]5、本专利技术中晶体为原位生长，在各种生长片上都可获得晶体，所得晶体厚度薄可达到10nm，几个分子层左右，分布均匀，直径在几十微米，适用于探索有机半导体的光电性能所制备的特殊结构。
[0026]6、本专利技术中所制备的分子晶体对于可见光无电流响应，避免分子晶体在OFET(有机场效应晶体管)驱动OLED(有机发光二极管)中光电流的影响。
附图说明
[0027]图1为本专利技术气流量限制法生长分子晶体特制微型磨口瓶装置的实物图和剖面图。
[0028]图2为本专利技术中普通PVT法制备的DPA晶体荧光成像图片与冷冻电镜照片。
[0029]图3为本专利技术实施例1中生长片上晶体的光学照片：普光(a)、偏光(b)(c)、荧光 (d)。
[0030]图4为本专利技术实施例1中DPA晶体原子力显微镜照片(a)与高分辨原子力显微镜照片(b)。
[0031]图5为本专利技术中DPA晶体构筑的场效应晶体管光学照片。
[0032]图6为本专利技术中DPA晶体构筑场效应晶体管的转移特性曲线。
[0033]图7为本专利技术中DPA晶体构筑场效应晶体管的输出特性曲线。
[0034]图8为本专利技术中DPA晶体构筑场效应晶体管光照下和暗态下转移特性曲线。
[0035]图9为本专利技术实施例2中生长片上DPVAnt晶体的光学照片。
[0036本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生长高质量分子晶体用的装置，包括磨口瓶以及与所述磨口瓶匹配的中空纺锤型瓶塞，且所述瓶塞的两端相对设有通孔，所述通孔的孔径均为1mm
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5mm。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述磨口瓶为1毫升容量的磨口瓶。3.一种生长高质量分子晶体的方法，包括以下步骤：将有机小分子粉末压制成片状，再将所述片状放置于权利要求1或2所述装置中磨口瓶的底部；将所述装置放到管式炉的加热处，将基底放到所述管式炉的沉积区，利用物理气相传输法，在所述基底上沉积，即得到有机小分子晶体。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述有机小分子为有机半导体材料，且所述有机小分子为可升华性材料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述有机小分子选自下述材料：并苯类有机半导体材料、硫杂并苯类、酞菁类、卟啉类；所述并苯类有机半导体材料包含下述任意一种：并五苯，并四苯，红荧烯，2，6
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二苯基蒽，2,6
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二苯乙烯基蒽，2
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苯乙烯基蒽，2，2
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二蒽；所述硫杂并苯类包含下述任意一种：C8
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BTBT，DNTT，C10
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DNTT，BTBTT
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C6，BTBTT
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C8；所述酞菁类包含下述任...
【专利技术属性】
技术研发人员：江浪，李春雷，刘洁，张静，董宜彩，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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