溶剂蒸汽退火辅助微距升华法制备C8-BTBT单晶

有机半导体单晶由于具有内部长程有序的分子排列结构、缺陷及晶界少等优点,表现出优异的光电性能,是实现有机半导体器件实用化的一种重要材料。目前,研究者们已经发展出多种可应用于有机单晶的生长方法,其中,微距升华法是一种可以在大气环境下采用蒸镀的方式制备有机微/纳单晶的方法。然而,当将这种方法应用于C8-BTBT时发现,由于分子的熔点较低,蒸镀得到的是分子直接从液态凝固为无定形/多晶的结构。在本工作中,通过使用溶剂蒸汽退火的方式对其进行后处理,成功地将这种无定形/多晶结构转化为分立的单晶。为了表征所得到的晶体形貌和结构,分别使用光学显微镜、X射线衍射和原子力显微镜等仪器对其进行了表征,发现所制备的晶体结构具备单晶的典型特征。

“微距升华”晶体生长方法

随着功能器件向微型化发展,微纳米尺度的低维晶体成为构建新一代功能器件的材料基础。传统的体块单晶生长方法不适用于低维晶体。长久以来,对新型低维材料的研究依赖于机械剥离、溶液法和化学/物理气相沉积等方法,这些方法在效率、可控性和适用性等方面存在诸多限制,因此发展高效可控的低维晶体新型生长方法成为实现这些低维材料器件实用化的前提。山东大学晶体材料国家重点实验室陶绪堂、刘阳团队基于多年来在分子材料结晶基础方面的研究成果,发明了新的“微距升华”低维晶体生长方法。“微距升华”法利用原料与生长衬底之间的微小间距,可以在常压下实现常规物理气相传输中需要高真空才能够达到的分子流传输模式,使生长过程不再受传质限制,因此微距升华法无须真空和载气,速度快,原料利用率接近100%。该方法适用于大部分的有机半导体、金属配合物,甚至含有大量羧基、羟基的药物分子及熔点在一定范围内的无机物晶体,生长的微纳米晶体与电子器件制程匹配,屡次创新器件迁移率记录。新方法受到业界广泛关注,已被多国科学家采用。