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淺析基于四噻吩誘導(dǎo)生長(zhǎng)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(hào)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(lèi)化合物，為平面結(jié)構(gòu)，非常適合作為有機(jī)薄膜晶體管的誘導(dǎo)層。酞菁類(lèi)化合物具有良好的光學(xué)特性，是重要的有機(jī)光學(xué)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(kāi)關(guān)比。真空蒸鍍?yōu)楝F(xiàn)階段比較常用用的薄膜蒸鍍方法。本實(shí)驗(yàn)采用真空蒸鍍的方法對(duì)四噻吩及酞菁氧釩實(shí)現(xiàn)鍍膜。之后采用原子力顯微鏡對(duì)其形貌進(jìn)行觀測(cè)。
關(guān)鍵詞：四噻吩;真空蒸鍍;酞菁氧釩
一、研究方案
有機(jī)薄膜晶體管的硅片襯底需分別經(jīng)丙酮、乙醇、蒸餾水擦拭及沖洗，清洗干凈后，用氮?dú)獯蹈桑湃牒嫦渲?0min，進(jìn)行烘干處理。首先，蒸鍍α-4T作為誘導(dǎo)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(jī)誘導(dǎo)薄膜。然后蒸鍍厚度10nm的VOPc，蒸鍍速度為0.4nm/min的有機(jī)半導(dǎo)體層。通過(guò)原子力圖觀測(cè)蒸鍍速度及厚度對(duì)其薄膜形貌的影響。薄膜的形貌表征采用日本精工株式會(huì)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(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析
2.1 α-4T蒸鍍速度對(duì)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(zhǎng)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(xiàn)不同的生長(zhǎng)機(jī)理。當(dāng)α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.1nm/min時(shí)，VOPc薄膜形貌點(diǎn)粒狀，分布及其分散。當(dāng)α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.3nm/min時(shí)，VOPc薄膜形貌仍然為點(diǎn)狀，密集程度稍有增加，還未能達(dá)到最佳狀態(tài)。當(dāng)α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.5nm/min時(shí)，VOPc薄膜形貌薄膜形貌由點(diǎn)粒成團(tuán)狀，出現(xiàn)融合變大，分布及其平均，沒(méi)有重疊現(xiàn)象并且十分致密。此時(shí)為VOPc薄膜最佳狀態(tài)。
2.2 α-4T蒸鍍厚度對(duì)α-4T/VOPc薄膜形貌的影響
蒸鍍α-4T作為誘導(dǎo)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(jī)誘導(dǎo)薄膜。然后蒸鍍厚度10nm的VOPc，蒸鍍速度為0.4nm/min的有機(jī)半導(dǎo)體層。通過(guò)原子力圖觀測(cè)蒸鍍速度對(duì)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(zhǎng)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(xiàn)不同的生長(zhǎng)機(jī)理。當(dāng)α-4T薄膜的蒸鍍厚度為3nm時(shí)，VOPc薄膜形貌點(diǎn)粒狀，分布及其分散。當(dāng)α-4T薄膜的蒸鍍厚度為5nm時(shí)，VOPc薄膜形貌由點(diǎn)粒成團(tuán)狀，出現(xiàn)融合變大，分布及其平均，沒(méi)有重疊現(xiàn)象并且十分致密。此時(shí)為VOPc薄膜最佳狀態(tài)。當(dāng)α-4T薄膜的蒸鍍厚度為10nm時(shí)，VOPc薄膜形貌成大團(tuán)狀，由于分子團(tuán)逐漸變大開(kāi)始出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。
三、結(jié)束語(yǔ)
在SiO2襯底采用α-4T薄膜誘導(dǎo)生長(zhǎng)VOPc薄膜，制作了α-4T/VOPc有機(jī)薄膜晶體管。通過(guò)薄膜原子力圖發(fā)現(xiàn)：基于不同蒸鍍速度，不同厚度的α-4T薄膜生長(zhǎng)的蒸鍍VOPc薄膜時(shí)，α-4T薄膜的蒸鍍速度為0.5nm/min，厚度為5nm時(shí)，薄膜形貌成團(tuán)狀，出現(xiàn)融合變大，分布及其平均，沒(méi)有重疊現(xiàn)象并且十分致密。α-4T/VOPc薄膜呈現(xiàn)最佳狀態(tài)。
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