大面积超长有机微米线阵列的制备及其在光电探测器上的应用研究

【摘要】最近，有机小分子材料由于其在分子设计和性能调控方面相对无机材料具有更大灵活性和多样性，而受到广泛关注。常规方法制备得到的一维纳米结构倾向于以宏观无序的形式分布于溶液中或者基底上，使对其电学、光电性能研究停留在单个器件的阶段，严重阻碍了其集成化应用。大面积超长微纳米线阵列的实现，可以使我们不用烦恼单根一维纳米结构的位置和对齐准确性，而是将其看做是均匀的二维薄膜，并使用目前成熟的薄膜器件工艺，这无疑可以大大促进一维微纳米结构的大规模集成化应用。本论文着重研究了大面积超长有机小分子微米线阵列的制备及其在光电探测器方面的应用。一、溶剂挥发法制备大面积超长甲基方酸微米线阵列及其光电探测性能研究我们利用溶剂挥发方法制备得到了大面积超长的甲基方酸微米线阵列。微米线宽度~2.5μm，高度320nm，周期性为8MWs/100μm，阵列面积可达1×1cm2。近乎定向的甲基方酸微米线方向与反浸润方向一致。我们在二氧化硅基底上基于甲基方酸阵列化微米线制备了近红外光电探测器件，展示了显著而稳定的光响应性能。同时，我们还将此微米线阵列转移到柔性的PDMS基底上，转移率可达95％。柔性基底上的微米线同样具有显著而稳定的光响应性能。微米线阵列即便弯曲到曲率半径为1cm-1时，仍能保持好的光响应性能。这种在柔性基底上转移有机微米线阵列的方法，为今后有机微纳米结构在柔性器件中的应用提供了新的可能。二、分子模板和光刻胶条纹模板辅助挥发诱导大面积超长甲基方酸微米线阵列的生长及其光电探测性能研究我们利用浸润/反浸润周期性分子模板辅助挥发诱导自组装的方法，得到了大面积超长的甲基方酸微米线阵列。微米线宽度为3-4μm，高度为550nm，且只选择性的生长在羟基末端的浸润性沟道内部。因此可以通过调节分子模板上浸润区域的间距来准确调控微米线的间距。我们还发展了一种光刻胶条纹模板辅助挥发诱导自组装的方法得到了选择性生长在可浸润的光刻胶条纹两边的大面积超长的甲基方酸微米线阵列。微米线宽度2μm，长度10mm。我们可以通过调节光刻胶条纹的间距实现微米线间距的调节。此种模板辅助获得1×1cm2大面积超长微米线阵列的方法具有很高的实用性和可重复性，使以后有机小分子集成化器件的制备与应用成为可能。我们在二氧化硅基底上基于甲基方酸阵列化微米线制备了近红外光电探测器件，显示了显著而稳定的光响应性能。三、光刻胶沟道模板辅助挥发诱导大面积超长富勒烯微米线阵列的生长及其光电探测性能研究我们通过光刻胶沟道模板辅助挥发方法得到了大面积超长的富勒烯微米线，面积可达1×1cm2。微米线选择性的生长在暴露出二氧化硅基底的浸润性沟道内，因此我们可以通过调节浸润沟道的间距来准确调控微米线的间距。使用预制金电极对的模板可以得到生长在电极对上的大面积超长微米线阵列。微米线同样展示了显著而稳定的光响应性能。
【作者】邢玉良；
【导师】张晓宏；张秀娟；
【作者基本信息】苏州大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】一维有机微纳结构；定向阵列；光电探测器；集成化器件；

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