專利名稱：：盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格(organicsuperlattice)材料及制備方法。技術(shù)背景近年來，有關(guān)有機(jī)半導(dǎo)體材料的研究異?；钴S，在信息顯示和光伏電池等方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。但是有機(jī)分子之間是較弱的范得華作用，有機(jī)半導(dǎo)體內(nèi)的自由載流子濃度非常低，使得有機(jī)半導(dǎo)體的電導(dǎo)率非常低，一般在10—SS/cm以下，限制了有機(jī)半導(dǎo)體器件性能的進(jìn)一步提高。1993年美國應(yīng)用物理快報(bào)63巻23期(^^//^尸/^""丄W巾63,3158-3160(1993))報(bào)道了借鑒無機(jī)半導(dǎo)體的超晶格的特點(diǎn)采用氣相沉積物理方法制備有機(jī)半導(dǎo)體超晶格，觀察到7層并五苯(Pentacene)和7層并四苯(Tetracene)以及14層并五苯和14層并四苯兩種超晶格的x-射線衍射，但是由于不能夠制備出大面積的超晶格薄膜，沒有看到相關(guān)性能的進(jìn)一步報(bào)道。1990年美國化學(xué)會志112巻20期(丄v4w.C/em.&c.1990,112,7389-7390)報(bào)道了采用染料分子化學(xué)自組織方法來制備有機(jī)超晶格(organicsuperlattice)，有機(jī)超晶格薄膜能夠固定顏料分子在薄膜中的極化方向，增強(qiáng)薄膜的二階非線性光學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)自組織方法制備每層顏料膜前需要引入新的反應(yīng)連接成份的預(yù)處理步驟。1997年美國科學(xué)雜志277巻(&Ze"ce277,1232-1237(1997))報(bào)道了采用帶陽離子和陰離子聚合物在溶液中交替沉積的靜電自組織方法，制備出聚合物多層膜。靜電自組織方法制備每層聚合物膜前也需要引入預(yù)處理步驟。過程很復(fù)雜，限制了有機(jī)超晶格薄膜的應(yīng)用?；瘜W(xué)自組織方法和靜電自組織方法制備的多層薄膜一般是非晶薄膜，不適合制備具有優(yōu)良光電性質(zhì)的晶態(tài)的有機(jī)半導(dǎo)體超晶格材料。2007年德國先進(jìn)材料雜志19巻(^fvawco/M"^7"/s19，2168-2171(2007))報(bào)道了采用弱取向外延的物理氣相沉積方法在有序襯底上制備出大面積連續(xù)的分子能夠直立取向的盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體多晶薄膜，形成分子水平粗糙度的多晶薄膜。本發(fā)明借鑒弱取向外延的制備方法，在棒狀分子有序超薄膜表面弱取向外延生長盤狀分子的基礎(chǔ)上，發(fā)展出一種盤狀有機(jī)分子在另一種盤狀有機(jī)分子表面上交替異質(zhì)外延生長的方法，采用該方法制備出晶態(tài)的盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料及其制備方法。這類有機(jī)超晶格材料的特征是由誘導(dǎo)層和兩種或兩種以上盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體交替外延生長構(gòu)成有機(jī)超晶格材料。本發(fā)明材料的優(yōu)點(diǎn)是具有高電導(dǎo)率和高載流子遷移率性質(zhì)。下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明。超晶格習(xí)慣用"第一半導(dǎo)體(m)/第二半導(dǎo)體(n)xk"來表示，m為第一半導(dǎo)體分子層數(shù)，n為第二半導(dǎo)體分子層數(shù)，k為超晶格周期數(shù)。如圖1所示，盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料，其特征為，其由在基板1上氣相沉積誘導(dǎo)層2，在誘導(dǎo)層2上弱取向外延生長k周期m分子層厚第一有機(jī)半導(dǎo)體層3和n分子層厚第二有機(jī)半導(dǎo)體層4構(gòu)成；其中，由m分子層厚第一有機(jī)半導(dǎo)體層3和n分子層厚第二有機(jī)半導(dǎo)體層4順次連接構(gòu)成了盤裝分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的1個(gè)周期；m為第一半導(dǎo)體分子層數(shù)，n為第二半導(dǎo)體分子層數(shù)，k為超晶格周期數(shù)，1《mSl0，l《n《10，2《k^跳所述的基板1優(yōu)選玻璃、二氧化硅或氧化鉭絕緣基板；或者，ITO玻璃導(dǎo)電基板；所述的誘導(dǎo)層2優(yōu)選四聚噻吩(4T)、五聚噻吩(5T)、六聚噻吩(6T)六聯(lián)苯(6P)和氟代六聚噻吩(DFH-6T)中的一種；第一有機(jī)半導(dǎo)體層3優(yōu)選酞箐銅(CuPc)、酞箐鋅(ZnPc)、酞箐鎳(NiPc)、酞箐鈷(CoPc)、自由酞箐(H2Pc)、酞箐鉑(PtPc)、酞菁亞鐵(FePc)、酞菁鉛(PbPc)、酞箐錫(SnPc)、酞菁鈦二氯(TiCl2Pc)、酞菁氧鈦(TiOPc)、酞菁氧釩(VOPc)、酞菁氧錫(SnOPc)、酞菁錫二氯(SnCl2Pc)、氟代酞菁銅(FwCuPc)、氟代酞菁鋅(F^ZnPc)氟代酞菁鐵(Fi6FePc)和氟代酞菁鈷(F^CoPc)中的一種；第二有機(jī)半導(dǎo)體層4優(yōu)選酞箐銅(CuPc)、酞箐鋅(ZnPc)、酞箐鎳(NiPc)、酞箐鈷(CoPc)、自由酞箐(H2Pc)、酞箐鉑(PtPc)、酞菁亞鐵(FePc)、酞菁鉛(PbPc)、酞箐錫(SnPc)、酞菁鈦二氯(TiCl2Pc)、酞菁氧鈦(TiOPc)、酞菁氧釩(VOPc)、酞菁氧錫(SnOPc)、酞菁錫二氯(SnCl2Pc)、氟代酞菁銅(Fi6CuPc)、氟代酞菁鋅(F^ZnPc)氟代酞菁鐵(FwFePc)和氟代酞菁鈷(F!6CoPc沖的一種；所述的誘導(dǎo)層2優(yōu)選0.5納米~4納米；第一有機(jī)半導(dǎo)體層3優(yōu)選1納米15納米；第二有機(jī)半導(dǎo)體層4優(yōu)選1納米15納米。本發(fā)明的又一目的是提供盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的制備方法。盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的制備方法的條件和步驟如下按給定的材料，在環(huán)境真空度為10—3帕，基板l溫度控制在50°C至200°C之間的條件下，首先在絕緣或?qū)щ姷幕?上釆用真空沉積方法制備0.5納米4納米厚的誘導(dǎo)層2，然后采用真空沉積方法連續(xù)沉積制備1納米15納米厚的第一有機(jī)半導(dǎo)體層3和1納米15納米厚的第二有機(jī)半導(dǎo)體層4作為有機(jī)超晶格的一個(gè)周期，按照相同條件重復(fù)交替沉積第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層2次至100次，制備出盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是采用氣相沉積方法交替生長半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層之間沒有化學(xué)反應(yīng)，制備每層半導(dǎo)體前不需要引入新化學(xué)成份的預(yù)處理步驟，薄膜制備過程中也沒有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物排出，制備方法簡便。本發(fā)明是利用弱取向外延方法，在棒狀有機(jī)分子的有序襯底上制備出具有分子水平表面粗糙度的盤狀有機(jī)半導(dǎo)體層，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了在盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體層表面異質(zhì)外延生長具有分子水平表面粗糙度的盤狀有機(jī)半導(dǎo)體層；還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了具有分子水平表面粗糙度的盤狀有機(jī)半導(dǎo)體層的交替異質(zhì)外延生長，控制各層薄膜的厚度，制備出盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料。圖1是本發(fā)明盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的示意圖。其中，l是基板，2是誘導(dǎo)層，3是第一有機(jī)半導(dǎo)體層，4是第二有機(jī)半導(dǎo)體層。圖l也是摘要附圖。圖2是采用本發(fā)明有機(jī)超晶格的二極管器件。其中，l是基板，2是誘導(dǎo)層，5是盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料，6是電極。圖3是H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的反射x-射線衍射圖。其中，在低角度區(qū)出現(xiàn)薄膜厚度干涉峰，在6.59度(100)衍射和13.2度(200)衍射周圍出現(xiàn)衛(wèi)星衍射圖。圖4是H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的反射x-射線衍射星衍射的局域放大圖。圖5是H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的反射x-射線衍射圖0.2到2度低角度區(qū)的局域放大圖。圖6是F16CuPc和H2Pc在石英裸片和含有6P誘導(dǎo)層表面生長8個(gè)分子層厚度薄膜以及H2PC(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的反射x-射線衍射圖。其中，1是在石英裸片上生長的F16CuPc，2是在石英表面含有6P誘導(dǎo)層表面上生長的F16CuPc，3是五周期H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格，4在石英表面含有6P誘導(dǎo)層表面上生長的H2Pc，5是在石英裸片上生長的H2Pc。圖7是有機(jī)超晶格的二極管器件的橫向電導(dǎo)曲線圖。圖8是有機(jī)超晶格的二極管器件的縱向電導(dǎo)曲線。其中，曲線l對應(yīng)單層F16CuPc，曲線2對應(yīng)單層H2Pc，曲線3對應(yīng)H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格。圖9是采用本發(fā)明方法制備的有機(jī)薄膜晶體管器件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，ll是柵電極，12是絕緣柵，13是誘導(dǎo)層，14是第一有機(jī)半導(dǎo)體層，15是第二有機(jī)半導(dǎo)體層，16是源/漏電極。圖10是圖9有機(jī)薄膜晶體管器件的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。圖11是H2Pc(6)/CoPc(2)x5超晶格的反射x-射線衍射圖。圖12是H2PC(6)/CoPC(2)x5超晶格5到8度區(qū)反射x-射線衍射主衍射和衛(wèi)星衍射的局域放大圖。在6.74度(100)衍射主峰低角度側(cè)出現(xiàn)衛(wèi)星峰。峰位2~峰位5分別為6.44度、6.24度、6.04度和5.65度。圖13是H2Pc(6)/CoPc(2)x5超晶格的0.2到2度低角度區(qū)反射x-射線衍射局域放大圖。峰位16分別為0.51度、0.67度、0.84度、1.00度、1.21度和1.38度，其中0.84度是超晶格的衍射峰，周期厚度約10.6納米。圖14是CoPc在6P表面(曲線1)、H2Pc在6P表面(曲線3)的30納米厚度薄膜以及五周期H2PC(6)/CoPc(2)x5超晶格(曲線2)的反射x-射線衍射圖。CoPc單質(zhì)在6P表面生長薄膜的衍射峰為6.65度，H2Pc單質(zhì)在6P表面生長薄膜的衍射峰為6.77度。超晶格衍射峰為6.74度，處于CoPc和H2Pc衍射之間，說明它們之間相互影響，已經(jīng)形成了均一的體系，周期厚度1.31納米。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:所用自由酞箐(H2P(0、氟代酞菁銅(FwCuPc)和六聯(lián)苯(6P:)是商業(yè)產(chǎn)品，從美國Arldrich公司購買，經(jīng)過升華純化后使用，7059玻璃是商業(yè)產(chǎn)品，清洗后使用。H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格的制備過程真空度為10—3帕，生長溫度在50°C至200QC之間。第一步，7059玻璃絕緣基板1上采用物理氣相沉積方法制備誘導(dǎo)層2，真空度為l(T3帕，生長溫度在50°C至200°C之間；誘導(dǎo)層2為3納米厚的六聯(lián)苯(6P)。第二步，在誘導(dǎo)層2上沉積6層分子層厚的第一半導(dǎo)體層3。第一有機(jī)半導(dǎo)體層3是8納米厚的自由酞箐(H2Pc)。第三步，在第一半導(dǎo)體層3上沉積2分子層厚的第二半導(dǎo)體層4。第二半導(dǎo)體層4是2.7納米厚的氟代酞菁銅(Fi6CuPc)。第四步，重復(fù)第二步和第三步，交替沉積第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體5個(gè)周期，制備出H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料。在石英的裸片和含有6P誘導(dǎo)層表面制備的30納米厚度F16CuPc和H2Pc薄膜的條件同上。所制備的F16CuPc和H2Pc薄膜用來與H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料對比。采用上述方法制備的H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的反射x-射線衍射如圖3所示。在低角度區(qū)出現(xiàn)薄膜厚度干涉峰，在6.59度(100銜射和13.2度(200)衍射周圍出現(xiàn)衛(wèi)星衍射，表明超晶格的周期結(jié)構(gòu)完整。圖4是H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料5到8度區(qū)反射x-射線衍射主衍射和衛(wèi)星衍射的局域放大圖。在6.59度(100)衍射主峰低角度側(cè)出現(xiàn)衛(wèi)星峰，峰位25分別為6.32度、6.14度、5.95度和5.59度，基于這些衛(wèi)星峰估算出薄膜總厚度約51.9納米。圖5是H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的0.2到2度低角度區(qū)反射x-射線衍射局域放大圖。圖中峰位1~6分別為0.51度、0.67度、0.84度、1.00度、1.18度和1.36度，其中0.84度是超晶格的衍射峰，周期厚度約10.6納米。圖6是F16CuPc在Si02表面(曲線l)和6P表面(曲線2)、H2Pc在Si02表面(曲線4)和6P表面(曲線5)的30納米厚度薄膜以及H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料(曲線3)的反射x-射線衍射圖。F16CuPc單質(zhì)在Si02和6P表面生長薄膜的衍射峰分別為6.12度和6.23度，有明顯差異，說明在6P表面外延膜的相態(tài)不同于a相。同樣，H2Pc單質(zhì)在Si02和6P表面生長薄膜的衍射峰均為6.77度，沒有明顯差異。而H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料衍射峰為6.59度，處于Fi6CuPc和H2Pc衍射峰之間，說明它們之間相互影響，己經(jīng)形成了比較均一的體系，周期厚度約1.34納米。綜合圖3、圖4、圖5和圖6的結(jié)果，H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的周期完整，周期厚度約10.6納米，每個(gè)分子層厚度約1.34納米。實(shí)施例2:所用自由酞菁(H2Pc)、氟代酞菁銅(F^CuPc)、六聯(lián)苯(6P)、7059玻璃絕緣基板同實(shí)施例l。金屬靶材是商業(yè)產(chǎn)品，直接使用。在二氧化硅絕緣基板上制備的H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料平面二極管器件見圖2。制備過程的工藝條件同實(shí)施例1。第一步，在熱生長300納米厚的二氧化硅絕緣基板1上采用分子氣相沉積方法制備誘導(dǎo)層2，誘導(dǎo)層2是3納米厚的六聯(lián)苯(6P)。第二步，在誘導(dǎo)層2上沉積6個(gè)分子層厚度(8納米)的H2Pc作為第一有機(jī)半導(dǎo)體層。第三步，順序沉積2個(gè)分子層厚度(2.7納米)的F16CuPc作為第二有機(jī)半導(dǎo)體層。第四步，重復(fù)5次第二步和第三步，交替沉積第一半導(dǎo)體H2Pc和第二半導(dǎo)體F^CuPc，制備出H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料5。第五步，采用漏板在H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料表面蒸鍍40納米厚的Au電極6。采用上述方法制備的H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5超晶格材料的橫向電流-電壓曲線如圖7中曲線1所示。有機(jī)超晶格體系有明顯的高電導(dǎo)性，電導(dǎo)率為3xl0—3S/cm，比在誘導(dǎo)層6P上分別外延H2Pc(曲線2)和F^CuPc(曲線3)的電導(dǎo)率高出3~4個(gè)量級。實(shí)施例3:所用自由酞菁(H2Pc)、氟代酞菁銅(FwCuPc)、六聯(lián)苯(6P)和ITO玻璃同實(shí)施例1。金屬靶材是商業(yè)產(chǎn)品，直接使用。PEDOT是商業(yè)產(chǎn)品，直接使用。在導(dǎo)電基板上制備的H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料縱向二極管器件見圖2。其中基板1為IT0，作為二極管的陽極，電極6為金電極，作為陰極。H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料制備過程的工藝條件同實(shí)施例l。第一步，在表面旋涂一層PEDOT的ITO玻璃導(dǎo)電基板1上釆用分子氣相沉積方法制備誘導(dǎo)層2，誘導(dǎo)層2是3納米厚的六聯(lián)苯(6P)。第二步，在誘導(dǎo)層2上沉積6個(gè)分子層厚度(8納米)的H2Pc作為第一有機(jī)半導(dǎo)體層。第三步，順序沉積2個(gè)分子層厚度(2.7納米)的F16CuPc作為第二有機(jī)半導(dǎo)體層。第四步，重復(fù)5次第二步和第三步，交替沉積第一半導(dǎo)體H2Pc和第二半導(dǎo)體F^CuPc，制備出H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料5。第五步，采用漏板在H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料表面蒸鍍40納米厚的Au電極6。采用上述方法制備的H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5超晶格材料的縱向二極管電流-電壓曲線如圖8中曲線1所示。在同電場強(qiáng)度下，超晶格器件有著更高的電導(dǎo)率，在反向偏壓下更明顯，電流密度比在誘導(dǎo)層6P上分別外延H2Pc(曲線2)和F^CuPc(曲線3)制備二極管的電流高出將近兩個(gè)量級。實(shí)施例4:所用自由酞箐(H2Pc)、氟代酞菁銅(FwCuPc)、六聯(lián)苯(6P)和7059玻璃基板同實(shí)施例1。在玻璃基板上制備薄膜晶體管器件結(jié)構(gòu)見圖9。H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5有機(jī)超晶格材料制備過程工藝條件同實(shí)施例1。第一步，在7059玻璃基板上用直流射頻磁控濺射方法鍍上一層金屬Ta膜作為柵極ll，厚度約200納米。第二步，在柵極11上用射頻磁控濺射方法反應(yīng)濺射一層Ta20512作為柵絕緣層12，厚度約100納米，構(gòu)成基板。第三步，采用物理氣相沉積方法制備誘導(dǎo)層13。誘導(dǎo)層13是3納米厚的六聯(lián)苯(6P)。第二步，在誘導(dǎo)層13上沉積1個(gè)分子層厚度(1.3納米)第一有機(jī)半導(dǎo)體H2Pc晶體薄膜14第三步，順序沉積2個(gè)分子層厚度(2.6納米)的第二有機(jī)半導(dǎo)體F^CuPc晶體薄膜15。第四步，采用漏板在最上層第一半導(dǎo)體表面蒸鍍40納米厚的Au作為源/漏電極16。所制備的器件用于性能測試。器件的轉(zhuǎn)移特性曲線見圖10。器件在負(fù)柵壓下表現(xiàn)出空穴場效應(yīng)，在正柵壓下表現(xiàn)出電子場效應(yīng)，說明該薄膜具有空穴又具有電子的雙極電性質(zhì)。該器件所采用的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層是實(shí)施例1和2的有機(jī)超晶格材料的一部分。因此，H2Pc(6)/F16CuPc(2)x5超晶格材料是具有雙極電性質(zhì)的材料。實(shí)施例5:所用酞箐鈷(CoPc)、自由酞箐(H2Pc)、六聯(lián)苯(6P)和7059玻璃同實(shí)施例1。在7059玻璃基板上制備的H2Pc(6)/CoPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的結(jié)構(gòu)見圖l。制備過程的工藝條件同實(shí)施例l。第一步，在7059玻璃絕緣基板1上采用物理氣相沉積方法制備誘導(dǎo)層2。誘導(dǎo)層2為3納米厚的六聯(lián)苯(6P)。第二步，在誘導(dǎo)層2上沉積6個(gè)分子層厚度(8納米)的H2Pc作為第一有機(jī)半導(dǎo)體層3。第三步，順序沉積2個(gè)分子層厚度(2.6納米)的CoPc作為第二有機(jī)半導(dǎo)體層4。第四步，重復(fù)5次第二步和第三步，交替沉積第一半導(dǎo)體H2PC和第二半導(dǎo)體CoPc，制備出H2Pc(6)/CoPc(2)x5有機(jī)超晶格材料。在石英玻璃絕緣基板上3納米厚6P誘導(dǎo)層表面分別制備的30納米厚度CoPc和H2Pc薄膜的條件同上。所制備的CoPc和H2Pc薄膜用來與超晶格對比。采用上述方法制備的H2PC(6)/CoPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的反射x-射線衍射如圖11所示。在2度以下的低角度區(qū)出現(xiàn)H2Pc(6)/CoPc(2)x5有機(jī)超晶格材料的干涉峰(圖13)，在6.74度(IOO)衍射和1349度(200銜射周圍出現(xiàn)衛(wèi)星衍射(圖13)，表明超晶格的周期結(jié)構(gòu)完整。CoPc單質(zhì)在6P表面生長薄膜的衍射峰為6.65度(圖14中曲線1)，H2Pc單質(zhì)在6P表面生長薄膜的衍射峰為6.77度(曲線3)。超晶格衍射峰為6.74度(曲線2)，處于CoPc和H2Pc衍射之間，說明它們之間相互影響，己經(jīng)形成了均一的體系，周期厚度1.31納米。實(shí)施例6:所用酞箐鈷(CoPc)、自由酞箐(H2Pc)、酞菁氧釩(VOPc)、酞菁氧錫(SnOPc)、酞菁錫二氯(SnCl2Pc)、氟代酞菁銅(F^CuPc)、六聯(lián)苯(6P)、六聚噻吩(6T)和7059玻璃同實(shí)施例1。在7059玻璃基板上分別用4納米的六聯(lián)苯(6P)、0.5納米厚的六聚噻吩(6T)制備的多個(gè)有機(jī)超晶格材料的構(gòu)成見表一和表二。制備過程的工藝條件同實(shí)施例l。各有機(jī)超晶格材料的橫向電導(dǎo)率見表一和表二。表明有機(jī)超晶格材料體系具有不同于單質(zhì)材料的特性表一4納米厚六聯(lián)苯(6P)誘導(dǎo)層對應(yīng)有機(jī)超晶格材料的橫向電導(dǎo)率<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表二0.5納米厚六聚噻吩(6T)誘導(dǎo)層對應(yīng)有機(jī)超晶格材料的橫向電導(dǎo)率<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>H2Pc(7)/CoPc(7)x701.4VOPc(7)/SnCl2Pc(7)x702.2H2Pc(10)/CoPc(10)xI000.9VOPc(10)/SnCl2Pc(10)x1002.0F16CuPc(l)/H2Pc(l)x20.9CuPc(l)/SnOPc(l)x20.3F16CuPc(3)/H2Pc(3)x53.7CuPc(3)/SnOPc(3)x51.8F16CuPc(5)/H2Pc(5)x402.9CuPc(5)/SnOPc(5)x401.0F16CuPc(7)/H2Pc(7)x703.3CuPc(7)/SnOPc(7)x70UF16CuPc(10)/H2Pc(01)x1002.4CuPc(10)/SnOPc(10)x1000.7本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。一般來說，本專利所公開的盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料可以用于其他有機(jī)半導(dǎo)體元件中，是形成集成器件的元件。這些集成器件可能應(yīng)用在有機(jī)傳感器和有機(jī)光伏電池方面。使用基于本發(fā)明的光電子元件可以實(shí)現(xiàn)低溫加工。權(quán)利要求1、盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料，其特征為，其由在基板(1)上氣相沉積誘導(dǎo)層(2)，在誘導(dǎo)層(2)上弱取向外延生長k周期m分子層厚第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)和n分子層厚第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)構(gòu)成；其中，由m分子層厚第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)和n分子層厚第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)順次連接構(gòu)成了盤裝分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的1個(gè)周期；m為第一半導(dǎo)體分子層數(shù)，n為第二半導(dǎo)體分子層數(shù)，k為超晶格周期數(shù)，1≤m≤10，1≤n≤10，2≤k≤100。2、按權(quán)利要求1所述的盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料，其特征在于，所述的基板(l)為玻璃、二氧化硅或氧化鉭絕緣基板；或者為ITO玻璃導(dǎo)電基板；所述的誘導(dǎo)層(2)為四聚噻吩、五聚噻吩、六聚噻吩、六聯(lián)苯和氟代六聚噻吩中的一種；第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)為酞箐銅、酞箐鋅、酞箐鎳、酞箐鈷、自由酞箐、酞箐鉑、酞菁亞鐵、酞菁鉛、酞箐錫、酞菁鈦二氯、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、酞菁氧錫、酞菁錫二氯、氟代酞菁銅、氟代酞菁鋅、氟代酞菁鐵和氟代酞菁鈷中的一種；第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)為酞箐銅、酞箐鋅、酞箐鎳、酞箐鈷、自由酞箐、酞箐鉑、酞菁亞鐵、酞菁鉛、酞箐錫、酞菁鈦二氯、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、酞菁氧錫、酞菁錫二氯、氟代酞菁銅、氟代酞菁鋅、氟代酞菁鐵和氟代酞菁鈷中的一種。3、按權(quán)利要求2所述的有機(jī)超晶格材料，其特征在于所述的誘導(dǎo)層(2)為0.5納米~4納米；第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)為1納米~15納米，第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)為1納米15納米。4、按權(quán)利要求1或2所述的盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下用給定的材料，在環(huán)境真空度為10-3帕，基板(l)溫度控制在50°C至200°C之間的條件下，首先在絕緣或?qū)щ姷幕?l)上采用真空沉積方法制備誘導(dǎo)層(2)，然后采用真空沉積方法連續(xù)沉積制備第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)和第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)作為有機(jī)超晶格的一個(gè)周期，按照相同條件重復(fù)交替沉積第一半導(dǎo)體層(3)和第二半導(dǎo)體層(4)為2次至100次，制備出盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料。5、按權(quán)利要求3所述的盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下用給定的材料，在環(huán)境真空度為10'3帕，基板1溫度控制在50°C至200°C之間的條件下，首先在絕緣或?qū)щ姷幕?1)上采用真空沉積方法制備0.5納米~4納米厚的誘導(dǎo)層(2)，然后采用真空沉積方法連續(xù)沉積制備1納米15納米厚的第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)和1納米~15納米厚的第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)作為有機(jī)超晶格的一個(gè)周期，按照相同條件重復(fù)交替沉積第一半導(dǎo)體層(3)和第二半導(dǎo)體層(4)為2次至100次，制備出盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料。全文摘要本發(fā)明涉及盤狀分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料及制備方法。在基板(1)上氣相沉積誘導(dǎo)層(2)，在誘導(dǎo)層(2)上弱取向外延生長k周期m分子層厚第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)和n分子層厚第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)構(gòu)成；其中，由m分子層厚第一有機(jī)半導(dǎo)體層(3)和n分子層厚第二有機(jī)半導(dǎo)體層(4)順次連接構(gòu)成了盤裝分子有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成的有機(jī)超晶格材料的1個(gè)周期；1≤m≤10，1≤n≤10，2≤k≤100。本發(fā)明采用氣相沉積方法交替生長半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層之間沒有化學(xué)反應(yīng)，制備每層半導(dǎo)體前不需要引入新化學(xué)成份的預(yù)處理步驟，薄膜制備過程中也沒有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物排出。文檔編號C30B29/54GK101260566SQ20071019355公開日2008年9月10日申請日期2007年12月17日優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日發(fā)明者坤婁,峰朱,王海波,閆東航申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所