溶液法薄膜制備工藝中微觀表面梯度的作用機(jī)制和應(yīng)用研究.pdf

1、有機(jī)薄膜晶體管具備了生產(chǎn)成本低廉和適于柔性基底制造等優(yōu)點(diǎn)，在柔性電子制造等領(lǐng)域具有廣闊的潛在應(yīng)用前景。溶液法制備有機(jī)薄膜晶體管具備了非真空、低成本及環(huán)境友好性等優(yōu)勢(shì)而成為一種制造有機(jī)電子器件的有效工藝方法。其中，噴墨打印法具備微圖形數(shù)字化的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，浸漬提拉法擁有簡(jiǎn)單的一步工藝得到有序有機(jī)半導(dǎo)體分子薄膜等一般溶液法不具備的特點(diǎn)。
　　本文主要利用噴墨打印法與提拉浸漬鍍膜法制備6，13-雙（三異丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯（TIPS-

2、并五苯）薄膜作為有源層制作有機(jī)薄膜晶體管，并基于此研究了溶液法薄膜制備工藝中微觀表面梯度的作用機(jī)制和應(yīng)用。主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用基于金誘導(dǎo)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶取向的噴墨打印方法，利用表面能差異的誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)薄膜生長(zhǎng)獲得了較優(yōu)的結(jié)晶度和結(jié)晶取向。對(duì)金誘導(dǎo)區(qū)域進(jìn)行表面處理，以金誘導(dǎo)區(qū)域作為噴墨打印起點(diǎn)，打印小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料TIPS-并五苯單線條薄膜。相對(duì)于絕緣層，金誘導(dǎo)區(qū)域的表面能色散分量稍高，導(dǎo)致TIPS-并五苯分子更早在

3、金誘導(dǎo)區(qū)域固定成核，從而誘導(dǎo)薄膜形成沿著打印方向的取向生長(zhǎng)，最終獲得大尺寸取向結(jié)晶的薄膜微觀形貌。通過(guò)改變薄膜和金誘導(dǎo)區(qū)域的重疊長(zhǎng)度L,可以提高器件的遷移率和性能的均勻性。隨著L值從150μm增大到350μm，器件的平均遷移率從0.03 cm2V-1s-1提高到0.077 cm2V-1s-1，最大遷移率達(dá)到0.151 cm2V-1s-1。當(dāng)L=250μm時(shí)，遷移率的分布趨于集中。
　　(2)通過(guò)光刻膠定義圖案化圖層，使用1H，1H

4、，2H，2H-全氟十烷基三氯硅烷(FDTS)對(duì)基底進(jìn)行選擇性化學(xué)氣相處理得到潤(rùn)濕/非潤(rùn)濕區(qū)域，采用浸漬提拉法得到圖案化TIPS-并五苯薄膜（圖案面積為400×500μm2）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過(guò)對(duì)提拉速度的優(yōu)化，可以明顯優(yōu)化薄膜形貌和提高器件遷移率。在使用氯仿作為溶劑，提拉速度為7 mm/min時(shí)，所制備的圖案化薄膜器件所獲得的最大遷移率為0.66 cm2V-1s-1，開(kāi)關(guān)比可達(dá)到4×104。作為對(duì)比，通過(guò)相同的提拉法鍍膜工藝在非圖案化的