浅析基于四噻吩诱导生长酞菁氧钒形貌研究
酞菁氧化钒(IV)，英文名称为oxo[29H,31H-phthalocyaninato(2-)-N29,N30,N31,N32]vanadium，中文别名为氧钒酞菁，CAS号为13930-88-6，分子式为C32H16N8OV，带有刺激性的化工中间体，避免直接接触。
摘 要：四噻吩为聚噻吩类化合物，为平面结构，非常适合作为有机薄膜晶体管的诱导层。酞菁类化合物具有良好的光学特性，是重要的有机光学材料，尤其以酞菁氧钒为代表，酞菁氧钒具有较高的迁移率和开关比。真空蒸镀为现阶段比较常用用的薄膜蒸镀方法。本实验采用真空蒸镀的方法对四噻吩及酞菁氧钒实现镀膜。之后采用原子力显微镜对其形貌进行观测。
关键词：四噻吩;真空蒸镀;酞菁氧钒
一、研究方案
有机薄膜晶体管的硅片衬底需分别经丙酮、乙醇、蒸馏水擦拭及冲洗，清洗干净后，用氮气吹干，放入烘箱中30min，进行烘干处理。首先，蒸镀α-4T作为诱导层，衬底温度为室温，以更改其蒸镀速度及厚度，在真空度10-4pa下蒸镀有机诱导薄膜。然后蒸镀厚度10nm的VOPc，蒸镀速度为0.4nm/min的有机半导体层。通过原子力图观测蒸镀速度及厚度对其薄膜形貌的影响。薄膜的形貌表征采用日本精工株式会社的SPA300HV原子力显微镜(AFM)，SPI3800控制器，扫描方式为敲击模式(Tapping mode)。
二、实验过程及分析
2.1 α-4T蒸镀速度对α-4T/VOPc薄膜形貌的影响
图1-图3为衬底温度30℃下在SiO2衬底上基于不同蒸镀速度的α-4T薄膜生长的蒸镀厚度10nm的VOPc，蒸镀速度为0.4nm/min薄膜的AFM形貌。随着蒸镀速度的'增加，VOPc薄膜出现不同的生长机理。当α-4T薄膜的蒸镀速度为0.1nm/min时，VOPc薄膜形貌点粒状，分布及其分散。当α-4T薄膜的蒸镀速度为0.3nm/min时，VOPc薄膜形貌仍然为点状，密集程度稍有增加，还未能达到最佳状态。当α-4T薄膜的蒸镀速度为0.5nm/min时，VOPc薄膜形貌薄膜形貌由点粒成团状，出现融合变大，分布及其平均，没有重叠现象并且十分致密。此时为VOPc薄膜最佳状态。
2.2 α-4T蒸镀厚度对α-4T/VOPc薄膜形貌的影响
蒸镀α-4T作为诱导层，衬底温度为30℃，以定其蒸镀速度为0.5nm/min在真空度10-4～10-5pa下蒸镀有机诱导薄膜。然后蒸镀厚度10nm的VOPc，蒸镀速度为0.4nm/min的有机半导体层。通过原子力图观测蒸镀速度对其薄膜形貌的影响。
图4-图6为衬底温度30℃下在SiO2衬底上基于不同厚度的α-4T薄膜生长的蒸镀厚度10nm的VOPc，蒸镀速度为0.4nm/min薄膜的AFM形貌。随着蒸镀厚度的增加，VOPc薄膜出现不同的生长机理。当α-4T薄膜的蒸镀厚度为3nm时，VOPc薄膜形貌点粒状，分布及其分散。当α-4T薄膜的蒸镀厚度为5nm时，VOPc薄膜形貌由点粒成团状，出现融合变大，分布及其平均，没有重叠现象并且十分致密。此时为VOPc薄膜最佳状态。当α-4T薄膜的蒸镀厚度为10nm时，VOPc薄膜形貌成大团状，由于分子团逐渐变大开始出现重叠现象。
三、结束语
在SiO2衬底采用α-4T薄膜诱导生长VOPc薄膜，制作了α-4T/VOPc有机薄膜晶体管。通过薄膜原子力图发现：基于不同蒸镀速度，不同厚度的α-4T薄膜生长的蒸镀VOPc薄膜时，α-4T薄膜的蒸镀速度为0.5nm/min，厚度为5nm时，薄膜形貌成团状，出现融合变大，分布及其平均，没有重叠现象并且十分致密。α-4T/VOPc薄膜呈现最佳状态。
参考文献：
[1]H Minemawari，T Yamada，H Matsui，J Tsutsumi，S Haas，R Chiba， R Kumai，T Hasegawa. Inkjet printing of single-crystal films. Nature，2011，475(7356)：364-367.
[2]MM Payne，SR Parkin，JEAnthony，CC Kuo，TN Jackson.Organic Field-Effect Transistors from Solution-Deposited Functionalized Acenes with Mobilities as High as 1 cm2/Vs. J.Am.Chem.Soc， 2005，127(14)：4986-4987.
[3]LQ Li，QX Tang， HX Li，XD Yang，WP Hu， YB Song，ZG Shuai，W Xu，YQ Liu，DB Zhu. An ultra closely pi-stacked organic semiconductor for high performance field-effect transistors.Adv. Mater，2007(18)：2613-2613.
[4]W.R.Runyah and K.E.Bean Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology，1990：577.
[5]A Tsumura，H Koezuka，T Ando. Macromolecular electronic device： Field-effect transistor with a polythiophene thin film. Appl.Phys.Lett，1986(18)：1210-1212.
[6]LQ Li，QX Tang， HX Li，XD Yang，WP Hu， YB Song，ZG Shuai，W Xu，YQ Liu，DB Zhu. An ultra closely pi-stacked organic semiconductor for high performance field-effect transistors.Adv. Mater，2007(18)：2613-2613.
[7]SZ Bisri，T Takenobu，T Takahashi，Y Iwasa.Electron transport in rubrene single-crystal transistors.Appl.Phys.Lett，2010(96)：183304-3.
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