一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法 |
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| 申请号 | CN201710166293.4 | 申请日 | 2017-03-20 | 公开(公告)号 | CN106920879A | 公开(公告)日 | 2017-07-04 |
| 申请人 | 南京邮电大学; | 发明人 | 仪明东; 徐姣姣; 黄维; 解令海; 郭丰宁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种自组装的天然纳米柱 薄膜 的形成方法，将位阻胺材料和宽带隙 半导体 材料分别溶于低沸点 溶剂 ，共混后 旋涂 在基片上并 退火 制备天然纳米柱薄膜；本 申请 可广泛应用于各类 聚合物 、可溶小分子 驻极体 型的纳米柱薄膜的产生，本申请通过采用纳米柱薄膜为电荷存储层，与有机 活性层 接触 面积大大提高，使得存储容量以及电荷 稳定性 得到很大的提升，在有机 场效应晶体管 存储器 中有着巨大的潜在应用前景，并且降低了器件制备成本，便于推广、应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法[0001] 技术领域[0003] 背景技术[0004] 有机纳米颗粒材料是纳米材料的重要组成部分，它具有稳定的形态结构，可通过聚合方式和聚合单体从分子水平上来设计合成和制备，且易控制其尺寸大小和颗粒的均一性，使其在具有纳米材料的表面效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应的同时，还具有其他特定功能，如温度、酸碱度、电场和磁场等响应度。近年来，有机纳米材料由于其具有光电性质且微纳结构可控引起了大家的广泛关注，已应用于多个领域，例如在有机场效应晶体管存储器、光波导、激光等器件。基于小分子的有机纳米结构有望构筑新颖的小型微纳器件，并且具有独特的性能，可以补充或媲美碳纳米管和无机纳米结构在微纳光电器件中的应用。 [0005] 由于有机分子可呈现出结构的多样性，易裁剪性，组装成本低等特点，从而使有机纳米材料呈现出无机或金属纳米材料无法具备的许多功能。例如有机纳米材料由于其具有机械性而在柔性电子器件中得到广泛应用，使其实现了存储可穿戴化。 [0006] 本发明提供一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，可通过调控两种掺杂溶液的溶度、体积比以及旋涂时的转速来调控纳米柱的粗细、大小和高度。所述的纳米柱薄膜能够有效改善与有机活性层的接触面积，从而改善其所制备的有机场效应晶体管存储器的存储特性，并具有大存储窗口、高光响应速度、高存储密度和高数据稳定性等特点。 [0007] 发明内容[0008] 解决的技术问题：本发明主要是提出一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，解决现有技术中存在存储容量低、电荷稳定性低、制备成本高、应用不方便和工艺复杂等技术问题。可通过水溶液绿色加工制备纳米柱薄膜层以加大接触面积来提高稳定性的制备方法，本发明在现有通用测试表征设备的基础上不增加大型测试工艺、技术难度，提供一种简单的方法制备纳米柱电荷存储层，具有极强的普适性。 [0009] 技术方案：一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，包括如下步骤：第一步：将位阻胺材料和宽带隙半导体材料分别溶于低沸点溶剂，浓度均为3mg/mL，制得位阻胺材料溶液和宽带隙半导体材料溶液； 第二步：将第一步中配制的位阻胺材料溶液与宽带隙半导体材料溶液按体积比1:5共混，静置； 第三步：在衬底上依次形成栅电极和栅绝缘层，栅绝缘层的厚度为300 nm，制成基片，基片依次用丙酮、乙醇和去离子水各超声清洗10min，超声频率为100 KHz，再用高纯氮气将基片表面液体吹干，之后放入120℃的烘箱中烘干； 第四步：将烘干后的洁净基片使用紫外臭氧处理3 5 min； ~ 第五步：将第四步处理好的基片表面旋涂第二步配制好的溶液，旋涂转速为3000 r/min，旋涂时间30s，厚度控制在5 50 nm，在空气中，将旋涂好的基片放在80℃的烘箱里干燥~ 退火30 min，制得天然纳米柱薄膜； 第六步：通过原子力显微镜AFM观测天然纳米柱薄膜的形貌，天然纳米柱直径高度在 10-20 nm。 [0010] 作为本发明的一种优选技术方案：所述衬底选自重掺杂硅片、玻璃片或塑料PET，栅电极选自高掺杂硅、铝、铜、银、金、钛或钽，栅绝缘层选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、聚苯乙烯PS或聚乙烯吡咯烷酮PVP。 [0011] 作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中低沸点溶剂为甲苯。 [0012] 作为本发明的一种优选技术方案：所述第五步中的旋涂过程是在空气中进行，空气湿度为40-50%。 [0013] 作为本发明的一种优选技术方案：所述位阻胺材料采用三元环分子，宽带隙半导体材料采用三羟甲基丙烷。 [0014] 有益效果：本发明所述一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本发明提供一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，能够在使用目前通用的原子力显微镜测试的前提下，不需要增加额外的分析测试系统，能较好地测试出纳米柱薄膜的形貌，有较好的可视化效果；2、本发明提供的这种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，采用简单的旋涂工艺能够在不增加工艺复杂度并且在简单的设备制备的前提下，增大电荷存储层和有机活性层之间的接触面积，为设计具有高存储密度的有机晶体管存储器的商业化推广提供一种可行的思路；3、本发明可广泛应用于各类聚合物、可溶小分子驻极体型的纳米柱薄膜的产生；4、本发明通过采用纳米柱薄膜为电荷存储层，与有机活性层接触面积大大提高，使得存储容量以及电荷稳定性得到很大的提升，在有机场效应晶体管存储器中有着巨大的潜在应用前景，并且降低了器件制备成本，便于推广、应用；5、纳米柱的粗细、大小和高度可调，从而改善其所制备的有机场效应晶体管存储器的存储特性，并具有大存储窗口、高光响应速度、高存储密度和高数据稳定性等特点；6、在现有通用测试表征设备的基础上不增加大型测试工艺、技术难度，提供一种简单的方法制备纳米柱电荷存储层，具有极强的普适性，便于推广、应用；7、建议添加实验数据作为有益效果，审查员后期审查中更能直观的明了本申请的技术效果。 [0016] 具体实施方式[0017] 下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：实施例1 如图1和图2所示，第一步：将三元环分子WG3溶解于未经额外除水处理的有机溶剂甲苯中，浓度均为3mg/mL，使其分散均匀，将三羟甲基丙烷TMP溶解于未经额外除水处理的有机溶剂甲苯中，溶液浓度为3 mg/ml，静置24 h，使其分散均匀； 第二步：将第一步中配置的WG3溶液与三羟甲基丙烷TMP溶液按体积比1:5共混，摇晃均匀后静置，使其分散均匀； 第三步：在重掺杂硅片上依次形成高掺杂硅层和二氧化硅层，二氧化硅层的厚度为300 nm，制成基片，基片依次用丙酮、乙醇、去离子水各超声清洗10min，超声频率为100 KHz，再用高纯氮气将基片表面液体吹干以保证基片表面洁净，之后放入120℃的烘箱中烘干； 第四步：将烘干后的洁净基片使用紫外臭氧处理3 5 min； ~ 第五步：在空气湿度为40-50%空气中，将第四步处理好的基片表面旋涂第二步配置好的溶液，旋涂转速为低转速3000 r/min，旋涂时间30s，厚度控制在50 nm，在空气中，将旋涂好的基片放在80℃的烘箱里干燥退火30 min，制得天然纳米柱薄膜，AFM照片如图2所示； 第六步：通过原子力显微镜AFM观测天然纳米柱薄膜的形貌，天然纳米柱直径高度在 10-20 nm，呈现规则的几何形状，表面光滑平整、粗细均匀的晶体结构。 [0018] 所有测试结果表明，本发明所涉及的一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，制备过程操作简单，成本低廉，主要工艺过程在溶液中完成、节约能源，并且能够大规模生产应用于有机场效应存储器中。 [0019] 本发明提供一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，能够在使用目前通用的原子力显微镜测试的前提下，不需要增加额外的分析测试系统，能较好地测试出纳米柱薄膜的形貌，有较好的可视化效果；本发明提供的这种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法，采用简单的旋涂工艺能够在不增加工艺复杂度并且在简单的设备制备的前提下，增大电荷存储层和有机活性层之间的接触面积，为设计具有高存储密度的有机晶体管存储器的商业化推广提供一种可行的思路；本发明可广泛应用于各类聚合物、可溶小分子驻极体型的纳米柱薄膜的产生；本发明通过采用纳米柱薄膜为电荷存储层，与有机活性层接触面积大大提高，使得存储容量以及电荷稳定性得到很大的提升，在有机场效应晶体管存储器中有着巨大的潜在应用前景，并且降低了器件制备成本，便于推广、应用；纳米柱的粗细、大小和高度可调，从而改善其所制备的有机场效应晶体管存储器的存储特性，并具有大存储窗口、高光响应速度、高存储密度和高数据稳定性等特点；在现有通用测试表征设备的基础上不增加大型测试工艺、技术难度，提供一种简单的方法制备纳米柱电荷存储层，具有极强的普适性，便于推广、应用；建议添加实验数据作为有益效果，审查员后期审查中更能直观的明了本申请的技术效果。 [0020] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。 |
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