【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多孔薄膜领域，尤其涉及一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着“物联网”技术的发展，作为信号采集端的各类传感器受到了极大的关注，有机半导体材料由于成本低廉、重量轻、种类和功能丰富等优点，以及在制备柔性及生物相容性设备等方面所具有的独特优势，备受学术界和工业界的青睐。有机半导体薄膜具有可溶液加工、大面积制备、柔韧性好等优点，在有机薄膜晶体管、有机发光二极管及气相传感器等领域具有巨大的应用潜力。基于有机场效应晶体管(ofet)的气体传感器由于其电流放大效应，栅极电压的引入可以实现微弱电流的放大，从而实现对气体极高灵敏度的检测，是目前有机气体传感中极具应用前景的一类器件。而将有机多孔薄膜作为ofet的活性层时，其多孔的微观结构会极大地增加薄膜的比表面积，有利于薄膜与气体更好地接触，从而进一步提升其气相检测能力。
2、目前，关于有机多孔薄膜的制备技术研究，如lu等人(advanced functionalmaterials 2017,27(20))用滴铸法涂覆稀释后的聚苯乙烯微球分散体，然后蒸镀dntt半导体层，之后用胶带去除样品上的聚苯乙烯微球，从而得到多孔薄膜。zhang等人(scienceadvances,6,eaaz1042)通过在潮湿环境中沉积在表面上的溶液的蒸发冷却/水冷凝，得到多孔薄膜。
3、然而，目前技术所制备得到的薄膜一般为多晶结构，内部存在大量的晶界和缺陷，不利于载流子的在沟道中的传输，从而导致器件的灵敏度、响应速度及抗干扰能力等方面性能较差。此
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜及其制备方法和应用，可以同时克服目前有机多孔薄膜存在的薄膜结晶质量差，孔径尺寸大小、孔洞数量、孔洞位置分布等制备不可控的缺陷，提出了以生成图案化结构孔洞分布的多孔单晶薄膜的制备方法，可实现应用器件的气体传感性能及性能均一性的提升。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术目的之一提供了一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、在衬底表面构筑图案化的疏水点阵，得到图案化样品；
4、s2、将所述图案化样品放置在涂抹有机半导体液晶分子粉末的基板上方，所述图案化样品具有疏水点阵的一面与基板涂抹有有机半导体液晶分子粉末的一面相对，中间用垫片隔开以形成微米级距离；
5、s3、对所述基板加热，使有机半导体液晶分子汽化并在衬底上生长，制备获得有机多孔单晶薄膜。
6、作为优选方案，在s1中，包括以下步骤：
7、s11、利用光刻、电子束曝光或激光直写技术在亲水衬底表面刻蚀形成图案化的点阵；
8、s12、对所述衬底表面的点阵进行疏水处理，得到含疏水点阵的衬底；
9、s13、对所述衬底表面的光刻胶进行剥离、清洗处理，得到图案化样品。
10、通过采用上述方案，为了获得薄膜厚度、孔径尺寸、分布及数量的有机多孔薄膜，本申请在亲水衬底表面预先构筑图案化的疏水点阵，诱导加热汽化后的有机半导体液晶分子在疏水点阵以外的衬底表面成核和生长，仅需在空气中进行微米级间距的热蒸发，即可短时间形成大面积厚度可控的有机薄膜，且具备单晶的特性，单晶内部分子排列有序，缺陷密度低，有利于载流子的传输，适合用于制备高性能场效应晶体管；该薄膜孔洞的孔径、分布、数量可控，与图案化结构基本一致，无需借助其他模板来获得孔洞结构。
11、作为优选方案，在s11中，所述衬底预先进行亲水性处理，将所述衬底置于等离子体清洗设备中处理5min以上，功率为80-120w。
12、作为优选方案，在s11中，将光刻胶旋涂在衬底表面后烘烤成膜，采用电子束曝光技术对衬底表面的光刻胶进行刻蚀以形成图案化的点阵，之后将衬底浸于显影溶液中显影，然后清洗、干燥后处理。
13、作为优选方案，在s11中，点阵的孔洞尺寸为0.5-10μm，间距为0.5-10μm。
14、由于有机半导体材料与衬底的热膨胀系数差异，孔洞尺寸和间距超过上述范围过大会导致薄膜无法完全释放热应力，进而导致薄膜开裂。
15、作为优选方案，在s11中，将光刻胶使用400-800rpm转速在衬底表面旋涂5-10s，然后采用3000-5000rpm转速旋涂30-60s，然后在160-200℃的温度条件下烘烤60-80s成膜，采用电子束曝光技术对衬底表面的光刻胶进行刻蚀形成图案化的点阵，之后将衬底浸于显影溶液中显影30-60s，然后清洗残留显影溶液并吹干衬底。
16、作为优选方案，在s11中，所述光刻胶为950a4型号的pmma溶液。
17、作为优选方案，在s11中，所述显影溶液为摩尔比例1：3的mibk和ipa混合溶液。
18、作为优选方案，在s12中，在真空加热环境，采用疏水性硅烷对所述衬底的图案化点阵区域修饰疏水性单分子层。
19、作为优选方案，在s12中，所述疏水性硅烷为十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅氮烷、十六烷基三甲氧基硅烷、苯三乙氧基硅烷中的至少一种。
20、作为优选方案，在s12中，取疏水性硅烷纯溶液滴加在玻璃皿上，然后将玻璃皿放置于真空加热设备内，然后将衬底用支架固定在玻璃皿上方，密闭后进行抽真空，随后加热到110-140℃持续1-2h，冷却至室温后取出，获得含疏水点阵的衬底。
21、作为优选方案，在s13中，对所述衬底用丙酮进行超声清洗，使光刻胶从衬底表面剥离掉，然后依次使用乙醇、水依次超声清洗，然后吹干，获得图案化样品。
22、作为优选方案，在s2中，所述有机半导体液晶分子粉末为c8-btbt、ph-btbt-10、8-ttp-8或c10-btbt中的一种。
23、作为优选方案，在s2中，通过刮刀涂抹、真空蒸镀或溶液法方式将有机半导体液晶分子粉末均匀分散基板上。
24、作为优选方案，在s2中，所述基板上有机半导体液晶分子粉末与所述衬底的距离为100-500μm。
25、作为优选方案，在s3中，加热温度为100-400℃，加热时间为10-300s。
26、作为优选方案，在s3中，所述有机多孔单晶薄膜生长厚度为2-100nm。
27、为了解决上述技术问题，本专利技术目的之二提供了一种有机多孔单晶薄膜。
28、为了解决上述技术问题，本专利技术目的之三提供了一种有机多孔单晶薄膜在制备有机场效应晶体管中的应用。
29、通过采用上述方案，本申请多孔有机薄膜可以作为活性层制备有机场效应晶体管(ofet)气体传感器，薄膜上多孔的微观结构可增加薄膜的比表面积和孔容，有利于增大气体与传感器的接触面积，从而提升其气相检测能力；通过控制有机多孔单晶薄膜的孔径、分布和数量，可以优化其对待测气体的吸附和脱附能力，提高对特定气体的灵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S1中，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S11中，将衬底预先进行亲水性处理，将所述衬底置于等离子体清洗设备中处理5min以上，功率为80-120W。
4.如权利要求2所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S11中，将光刻胶旋涂在衬底表面后烘烤成膜，采用电子束曝光技术对衬底表面的光刻胶进行刻蚀以形成图案化的点阵，之后将衬底浸于显影溶液中显影，然后清洗、干燥后处理。
5.如权利要求2所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S12中，在真空加热环境，采用疏水性硅烷对所述衬底的图案化点阵区域修饰疏水性单分子层。
6.如权利要求5所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S12中，所述疏水性硅烷为十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅氮烷、十
7.如权利要求1所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S2中，所述有机半导体液晶分子粉末为C8-BTBT、Ph-BTBT-10、8-TTP-8或C10-BTBT中的一种。
8.如权利要求1所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在S3中，加热温度为100-400℃，加热时间为10-300s，所述有机多孔单晶薄膜生长厚度为2-100nm。
9.一种如权利要求1-8任一所述的孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法制备获得的有机多孔单晶薄膜。
10.一种如权利要求9所述的有机多孔单晶薄膜在制备有机场效应晶体管中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在s1中，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在s11中，将衬底预先进行亲水性处理，将所述衬底置于等离子体清洗设备中处理5min以上，功率为80-120w。
4.如权利要求2所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在s11中，将光刻胶旋涂在衬底表面后烘烤成膜，采用电子束曝光技术对衬底表面的光刻胶进行刻蚀以形成图案化的点阵，之后将衬底浸于显影溶液中显影，然后清洗、干燥后处理。
5.如权利要求2所述的一种孔洞尺寸可控的有机多孔单晶薄膜的制备方法，其特征在于，在s12中，在真空加热环境，采用疏水性硅烷对所述衬底的图案化点阵区域修饰疏水性单分子层。
6.如...
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