淺析基于四噻吩誘導生長酞菁氧釩形貌研究
酞菁氧化釩(IV)，英文名稱為oxo[29H,31H-phthalocyaninato(2-)-N29,N30,N31,N32]vanadium，中文別名為氧釩酞菁，CAS號為13930-88-6，分子式為C32H16N8OV，帶有刺激性的化工中間體，避免直接接觸。
摘 要：四噻吩為聚噻吩類化合物，為平面結構，非常適合作為有機薄膜晶體管的誘導層。酞菁類化合物具有良好的光學特性，是重要的有機光學材料，尤其以酞菁氧釩為代表，酞菁氧釩具有較高的遷移率和開關比。真空蒸鍍為現階段比較常用用的薄膜蒸鍍方法。本實驗采用真空蒸鍍的方法對四噻吩及酞菁氧釩實現鍍膜。之后采用原子力顯微鏡對其形貌進行觀測。
關鍵詞：四噻吩;真空蒸鍍;酞菁氧釩
一、研究方案
有機薄膜晶體管的硅片襯底需分別經丙酮、乙醇、蒸餾水擦拭及沖洗，清洗干凈后，用氮氣吹干，放入烘箱中30min，進行烘干處理。首先，蒸鍍α-4T作為誘導層，襯底溫度為室溫，以更改其蒸鍍速度及厚度，在真空度10-4pa下蒸鍍有機誘導薄膜。然后蒸鍍厚度10nm的VOPc，蒸鍍速度為0.4nm/min的有機半導體層。通過原子力圖觀測蒸鍍速度及厚度對其薄膜形貌的影響。薄膜的形貌表征采用日本精工株式會社的SPA300HV原子力顯微鏡(AFM)，SPI3800控制器，掃描方式為敲擊模式(Tapping mode)。
二、實驗過程及分析
2.1 α-4T蒸鍍速度對α-4T/VOPc薄膜形貌的影響
圖1-圖3為襯底溫度30℃下在SiO2襯底上基于不同蒸鍍速度的α-4T薄膜生長的蒸鍍厚度10nm的VOPc，蒸鍍速度為0.4nm/min薄膜的AFM形貌。隨著蒸鍍速度的'增加，VOPc薄膜出現不同的生長機理。當α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.1nm/min時，VOPc薄膜形貌點粒狀，分布及其分散。當α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.3nm/min時，VOPc薄膜形貌仍然為點狀，密集程度稍有增加，還未能達到最佳狀態。當α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.5nm/min時，VOPc薄膜形貌薄膜形貌由點粒成團狀，出現融合變大，分布及其平均，沒有重疊現象并且十分致密。此時為VOPc薄膜最佳狀態。
2.2 α-4T蒸鍍厚度對α-4T/VOPc薄膜形貌的影響
蒸鍍α-4T作為誘導層，襯底溫度為30℃，以定其蒸鍍速度為0.5nm/min在真空度10-4～10-5pa下蒸鍍有機誘導薄膜。然后蒸鍍厚度10nm的VOPc，蒸鍍速度為0.4nm/min的有機半導體層。通過原子力圖觀測蒸鍍速度對其薄膜形貌的影響。
圖4-圖6為襯底溫度30℃下在SiO2襯底上基于不同厚度的α-4T薄膜生長的蒸鍍厚度10nm的VOPc，蒸鍍速度為0.4nm/min薄膜的AFM形貌。隨著蒸鍍厚度的增加，VOPc薄膜出現不同的生長機理。當α-4T薄膜的蒸鍍厚度為3nm時，VOPc薄膜形貌點粒狀，分布及其分散。當α-4T薄膜的蒸鍍厚度為5nm時，VOPc薄膜形貌由點粒成團狀，出現融合變大，分布及其平均，沒有重疊現象并且十分致密。此時為VOPc薄膜最佳狀態。當α-4T薄膜的蒸鍍厚度為10nm時，VOPc薄膜形貌成大團狀，由于分子團逐漸變大開始出現重疊現象。
三、結束語
在SiO2襯底采用α-4T薄膜誘導生長VOPc薄膜，制作了α-4T/VOPc有機薄膜晶體管。通過薄膜原子力圖發現：基于不同蒸鍍速度，不同厚度的α-4T薄膜生長的蒸鍍VOPc薄膜時，α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.5nm/min，厚度為5nm時，薄膜形貌成團狀，出現融合變大，分布及其平均，沒有重疊現象并且十分致密。α-4T/VOPc薄膜呈現最佳狀態。
參考文獻：
[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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