乳液中机功能分子光刻图案化技术

as有机功能材料具有良好的光学和电学性能,近三十年来它们在有机电子学和染料标记等方面受到了广泛的关注。尤其是在有机电子学方面,有机功能材料图案的形成是提高器件性能和集成度的一个关键步骤。通常情况下,图案化技术要求在大面积上具有高的分辨率和产额,在现有工艺中,光刻所使用紫外光和有机溶剂会破坏有机材料进而会降低器件性能;而掩膜法,印刷,喷墨直写等方法也伴随着分辨率不足,产量低,可扩展性差等缺点。因而,自上而下结合自下而上的方法随之产生,该方法通过光刻产生预图案作为成核点,通过真空气相沉积或表面流动控制在相应位置形成图案。不足的是前一种方法涉及在真空复杂生长动力学,真空室大小的限制对大面积制备图案也形成挑战,后者只能形成连续图案,加热过程也会使有些有机分子分解、挥发。

针对这些问题,上海大学纳米所王文冲教授、雷勇教授及其研究团队对实验体系进行了深入研究。最近,他们提出了一种将体系改为乳液的新策略,通过将DMSO与正己烷两种不互溶的液体超声使其成为乳浊液,在乳液中实现了功能分子的自组装,制备出了高分辨率大面积的有机功能材料图案。通过改善基底表面的性质,结合光刻等方法制备不同表面能的表面,由于表面能的不同,在乳液中功能分子会选择性的吸附在既定区域,形成图案。实验发现,运用这种方法可以实现不同材料的图案化,形成不同的图案,最小尺寸可达10 μm以下,并可通过浓度控制材料的厚度,同时,在不同的基底上(如PET柔性基底)同样可以达到很好的效果。该方法无需苛刻的真空环境,能进行大面积制作,同时解决了流动控制中只能制备连续图案的问题。相关论文在线发表在Advanced Science

相关工作得到了上海高等研究院特聘项目(东方学者),上海市千人计划创新研究团队,欧洲研究理事会的资助。