1.一種基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體薄膜取向制備方法,其特征在于:所述非對稱結(jié)構(gòu)為非對稱平面結(jié)構(gòu)和/或非對稱立體結(jié)構(gòu);
利用非對稱平面結(jié)構(gòu)取向制備有機半導(dǎo)體薄膜的方法為:取材料A和材料B,兩者之間存在表面能差,且材料A與待打印的有機半導(dǎo)體前驅(qū)體溶液的接觸角大于材料B與待打印的有機半導(dǎo)體前驅(qū)體溶液的接觸角;在基底上分別形成材料A和材料B的圖案化薄膜,分別為薄膜A和薄膜B,薄膜A和薄膜B中間存在一個溝道,定義溝道長度L為薄膜A和薄膜B之間的最短距離,溝道長度對應(yīng)的方向為溝道長度方向;通過噴墨打印的方式將有機半導(dǎo)體前驅(qū)體溶液沿垂直于溝道長度方向的水平方向打印在水平的基底上,形成有機半導(dǎo)體薄膜,所述有機半導(dǎo)體薄膜完全覆蓋薄膜A和薄膜B之間的溝道且與薄膜A、薄膜B存在重合區(qū)域,并且不超出薄膜A和薄膜B所在的區(qū)域;利用薄膜A和薄膜B因接觸角的差異而對前驅(qū)體溶液所存在的不對稱的表面張力作用和在其表面形成的表面能梯度,同時利用前驅(qū)體溶液中有機半導(dǎo)體分子之間的取向自組裝作用,使有機半導(dǎo)體從接觸角較大的一側(cè)向接觸角較小的一側(cè)取向生長,從而實現(xiàn)有機半導(dǎo)體薄膜從薄膜A一側(cè)向薄膜B一側(cè)沿溝道長度方向的取向生長;
利用非對稱立體結(jié)構(gòu)取向制備有機半導(dǎo)體薄膜的方法為:在基底上間隔設(shè)置薄膜C和薄膜D,且薄膜C和薄膜D之間通過薄膜E弧形過渡連接,薄膜C的厚度大于薄膜E的厚度,薄膜D的厚度大于等于薄膜E的厚度,薄膜C與薄膜E連接處的最小曲率半徑小于薄膜D與薄膜E連接處的最小曲率半徑;定義從薄膜C到薄膜D的間隔方向為薄膜E寬度方向或溝道長度方向,通過噴墨打印的方式將有機半導(dǎo)體前驅(qū)體溶液沿垂直于薄膜E寬度方向的水平方向打印在水平基底上,打印圖案的一側(cè)完全覆蓋薄膜C與薄膜E的連接處,另一側(cè)不超出薄膜D的邊界,溶劑揮發(fā)后,形成有機半導(dǎo)體薄膜;利用空間位置上的不同曲率的輪廓對前驅(qū)體溶液產(chǎn)生的不對稱的表面張力作用和在其表面形成的表面能梯度,同時利用有機半導(dǎo)體分子之間的取向自組裝作用,使有機半導(dǎo)體從最小曲率半徑較小的一側(cè)向最小曲率半徑較大的一側(cè)取向生長,實現(xiàn)有機半導(dǎo)體薄膜從薄膜C所在的一側(cè)向薄膜D所在的一側(cè)、沿薄膜E寬度方向的取向生長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體薄膜取向制備方法,其特征在于:所制備的有機半導(dǎo)體薄膜為高頻有機薄膜晶體管中的有機半導(dǎo)體有源層,或為陣列光場傳感器中的有機半導(dǎo)體取向薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體薄膜取向制備方法,其特征在于:所述薄膜A和所述薄膜B為金屬薄膜或絕緣材料薄膜,所述薄膜C、薄膜D和薄膜E為金屬薄膜或絕緣材料薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體薄膜取向制備方法,其特征在于:0≤L≤100μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體薄膜取向制備方法,其特征在于:所述有機半導(dǎo)體薄膜為多環(huán)芳香烴類有機半導(dǎo)體薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非對稱結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體薄膜取向制備方法,其特征在于:所述噴墨打印是采用非接觸式噴印設(shè)備,沿著溝道或薄膜E兩個邊緣的對稱中心線按需噴印單線條形態(tài)的前驅(qū)體溶液,單次噴射的液體體積小于100皮升,噴射頻率為500-5000Hz。
7.一種取向生長有機半導(dǎo)體薄膜的取向強度的表征方法,其特征在于:通過面外X射線衍射譜表征取向生長有機半導(dǎo)體薄膜的取向強度,所述取向強度包含兩個量化評價指標(biāo):取向生長方向的一致性和取向生長的連續(xù)性,具體表征步驟為:
(1)首先通過金相顯微鏡判定待表征有機半導(dǎo)體薄膜是否為取向生長,若是,則繼續(xù)進(jìn)行步驟(2);
(2)定義面外X射線衍射的X射線入射面與待表征有機半導(dǎo)體薄膜目標(biāo)期望生長方向之間的夾角為測試方位角α,以Δα為測試方位角的變化步長,對待表征有機半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行面外X射線衍射分析,獲得α從0°到90°、或從0°到180°的多個方位的面外X射線衍射譜,并獲得各衍射譜中最強偶數(shù)晶面衍射峰強度和最強奇數(shù)晶面衍射峰強度的比值R21,各衍射譜所對應(yīng)的R21的最小值記為Rmin,相應(yīng)的方位角記為αmin,最大值記為Rmax,相應(yīng)的方位角記為αmax;
(3)對于兩取向生長的有機半導(dǎo)體薄膜,比較兩者的Rmin,Rmin越小,則該有機半導(dǎo)體薄膜取向生長的連續(xù)性越好;
(4)對待表征有機半導(dǎo)體薄膜,以α為橫坐標(biāo)、以對應(yīng)于各α的R21為縱坐標(biāo),作圖并連接R21的最小值和最大值對應(yīng)的數(shù)據(jù)點,相應(yīng)的連線斜率k=(Rmax-Rmin)/(αmax-αmin);
對于兩取向生長的有機半導(dǎo)體薄膜,比較兩者的k,k越大,則該有機半導(dǎo)體薄膜的取向生長方向的一致性越好。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取向生長薄膜的取向強度的表征方法,其特征在于:Δα≤10°。