專利名稱：一種酞菁薄膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種酞菁薄膜的制備方法。
背景技術：
近年來，隨著信息科學和材料科學的發(fā)展，有機光電子材料日益受到重視，它的研制和開發(fā)已成為國際上研究的熱門課題。酞菁是一類很有前途的有機光電材料，預期在有機晶體管、太陽能電池、電致發(fā)光器件、非線性光學、光記錄存儲、化工染料、靜電復印感光鼓、氣敏傳感器件等方面有廣泛的應用前景。如朗訊公司的科研人員在Nature上報道用全氟酞菁銅和聚噻吩等材料制備有機晶體管，從而可制造大規(guī)模集成電路；近年來，基于酞菁環(huán)的共軛π—π*電子躍遷而產(chǎn)生的可見光及近紅外區(qū)城的強吸收特性，酞菁已經(jīng)成功地應用在太陽能電池和靜電復印感光鼓等方面，目前90％以上的激光打印機采用有機光導鼓，利用酞菁的光電性能，其在光紀錄存儲和光學傳感器方面也得到應用。酞菁廣泛的應用前景，引起了很多公司和科研人員的興趣。
但是由于大尺寸的酞菁晶體難以生長，酞菁的應用受到了一定的限制，目前主要的研究都集中在其薄膜應用方面。
依據(jù)不同的酞菁化合物和制備器件種類，主要的制備方法有以下幾種真空氣相沉積、等離子激化汽化沉積、LB膜、旋轉涂敷等。
真空氣相沉積是最普遍的一種方法，最近已經(jīng)發(fā)展成為有機分子束沉積(OMBD)/外延，Y.Imanishi等在Phys.Rev.Lett.[1993；71(13)p2098]上報道了用OMBD技術制備薄膜，首次觀察到由CuPc和NTCDA組成的有機超晶格(OSL)結構，該OSL結構有望提供新的分子組裝和特異性能，特別應用于光電器件。但是，一般的氣相沉積制備的膜機械性能不如等離子激化汽化沉積；并且，高能制備技術(比如濺射、真空升華等)可能破壞表面結構，這方面不及LB膜。
LB膜可以有序地控制膜厚，LB膜技術在制備液晶、非線性光學、氣體傳感器等方面有所應用，T-H.Tran-Thi等在Thin solid Films[1996，273，p8]報道了卟啉-酞菁LB膜的非線性光學特性。LB膜法主要用于制備超薄、有序的有機單分子薄膜，它是在一定壓力下制備的，要求材料可溶于有機溶劑但不溶于水，因此用在制備較厚的酞菁薄膜方面，存在不穩(wěn)定、雜質(zhì)多和工藝難以控制的缺點。LB膜技術能實現(xiàn)有機分子在分子水平上的定向有序排列，制備出層狀薄膜，但技術復雜，成膜速度慢。當然，相對于LB膜法，真空熱蒸發(fā)法具有制備方便、制得的薄膜粒度均勻，結合力、穩(wěn)定性較好，雜質(zhì)含量少，且成本低，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。
真空噴涂、浸涂、旋轉涂敷均要求酞菁化合物溶于某種溶劑，然后在高壓下通過噴頭噴到基體上或用基體浸入酞菁溶液中或滴在旋轉的基體上成膜。這些方法可以制備出十分平整也很薄的膜，通過旋轉涂敷技術可以制備柔軟的薄膜器件，如用于開發(fā)酞菁的電致變色器件。旋轉涂敷技術簡單、快速、方便，但其薄膜結構的有序性要差于LB膜。
各種制備酞菁薄膜的方法都有優(yōu)勢，也有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種酞菁薄膜的制備方法。
其具體步驟為1)將酞菁與溶劑以1∶1000～100000的質(zhì)量比例混合，溶解在溶劑中，使溶液的含固量為0.001％～0.1％(質(zhì)量)，即得到酞菁溶液；2)將基板浸入上述的酞菁溶液，用外場作用1分鐘～1小時，在基板上得到酞菁薄膜，去除溶劑，得到干燥的酞菁薄膜，其厚度為10nm～1μm。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明只使用簡單的外場，不需要復雜的耗能的設備，所以工藝簡單；相對于其他方法，本發(fā)明制備薄膜方法簡單，耗時少，效率高；本發(fā)明所需設備簡單，耗能少，制備薄膜的溶液可循環(huán)使用，所以相對于其他方法，成本低，易于大規(guī)模工業(yè)化；對發(fā)明所制備的膜進行一系列測試，發(fā)現(xiàn)所制備的酞箐薄膜均勻、穩(wěn)定、無雜質(zhì)，而且膜的厚度可以調(diào)節(jié)，符合光電，生物傳感等器件的制備的要求。


圖1是在酞菁溶液濃度較大時制備所得的酞菁薄膜的掃描電鏡圖；圖2是在酞菁溶液濃度較小時制備所得的酞菁薄膜的掃描電鏡圖；圖3是在與圖2酞菁溶液濃度相同的情況下，由于外場作用時間不同所制得的酞菁薄膜的掃描電鏡圖；圖4是圖1的局部放大圖。
具體實施例方式
酞菁溶于有機溶劑中，使溶液的固含量為0.001％～0.1％，優(yōu)選0.005％～0.05％，即得酞菁溶液。有機溶劑是四氫呋喃、二氧六環(huán)、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、N，N’-二甲基甲酰胺、苯磺酸、乙酸、N，N’-二甲基乙酰胺、三氟乙酸、三氯乙酸、二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、乙醇、二甲亞砜及其上述任意兩種溶劑組成的混合溶劑。
將基板浸入上述的酞菁溶液，用外場作用1分鐘～1小時，在基板上得到酞菁薄膜，去除溶劑，得到干燥的酞菁薄膜，其厚度為10nm～1μm。
基板可以是導電的金屬片、ITO玻璃、上面涂有導電介質(zhì)的聚酯片和鼓狀、帶狀、板狀的導電金屬和導電合金。外場作用可以是電場、磁場、電泳、靜電場以及上述任意兩種外場的共同作用。去除溶劑可以是在溫度為室溫～100℃的烘箱中烘10分鐘～6小時，烘的同時加上-700～-760mmHg的真空度，。
下面的實施例用于描述本發(fā)明。
實施例1將酞菁氧鈦1mg加入20ml苯磺酸中，加熱攪拌10分鐘，將干凈鋁片放入酞菁溶液，用電場磁場共同作用20分鐘，取出鋁片在100℃的真空烘箱中(真空度為-700mmHg)烘一小時，取出，得到酞菁薄膜。
實施例2將酞菁氧鈦5mg加入30ml的苯磺酸和甲苯的混合溶劑中(體積比為10∶1)，加熱攪拌30分鐘，將干凈的ITO玻璃放入酞菁溶液，施加靜電場1分鐘，取出ITO玻璃在100℃的真空烘箱中(真空度為-700mmHg)烘一小時，取出，得到酞菁薄膜。
實施例3將雙酞菁鉺1mg加入20ml N，N’-二甲基乙酰胺中，加熱攪拌10分鐘，將干凈鋁片放入酞菁溶液，用電泳作用20分鐘，取出鋁片在30℃的真空烘箱中(真空度為-750mmHg)烘一小時，取出，得到酞菁薄膜。
實施例4將雙酞菁鉺1mg加入30ml N，N’-二甲基乙酰胺和甲苯的混合溶劑中(體積比為10∶1)，加熱攪拌30分鐘，將干凈的ITO玻璃放入酞菁溶液，用電泳和磁場共同作用1分鐘，取出ITO玻璃在100℃的真空烘箱中(真空度為-750mmHg)烘一小時，取出，得到酞菁薄膜。
實施例5將酞菁銅1mg加入20ml乙酸，加熱攪拌10分鐘，將干凈鋁片放入酞菁溶液，施加靜電廠作用20分鐘，取出鋁片在100℃的真空烘箱中(真空度為-750mmHg)烘一小時，取出，得到酞菁薄膜。
實施例6
將酞菁銅5mg加入30ml的乙酸和甲苯的混合溶劑中(體積比為10∶1)，加熱攪拌30分鐘，將干凈的ITO玻璃放入酞菁溶液，施加電場磁場共同作用1分鐘，取出ITO玻璃在100℃的真空烘箱中(真空度為-700mmHg)烘一小時，取出，得到酞菁薄膜。
權利要求
1.一種酞菁薄膜的制備方法，其特征在于其制備步驟為1)將酞菁與溶劑以1∶1000～100000的質(zhì)量比例混合，溶解在溶劑中，使溶液的質(zhì)量含固量為0.001％～0.1％，即得到酞菁溶液；2)將基板浸入上述的酞菁溶液，用外場作用1分鐘～1小時，在基板上得到酞菁薄膜，去除溶劑，得到干燥的酞菁薄膜，其厚度為10nm～1μm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種酞菁薄膜的制備方法，其特征在于所說的酞菁是無金屬酞菁、金屬酞菁、稀土酞菁、聚合酞菁以及它們的衍生物。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種酞菁薄膜的制備方法，其特征在于所說的溶劑是四氫呋喃、二氧六環(huán)、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、N，N’-二甲基甲酰胺、苯磺酸、乙酸、N，N’-二甲基乙酰胺、三氟乙酸、三氯乙酸、二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、乙醇、二甲亞砜及其上述任意兩種溶劑組成的混合溶劑。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種酞菁薄膜的制備方法，其特征在于所說的基板是導電的金屬片、ITO玻璃、上面涂有導電介質(zhì)的聚酯片和鼓狀、帶狀、板狀的導電金屬和導電合金。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種酞菁薄膜的制備方法，其特征在于所說的外場作用是電場、磁場、電泳、靜電場，以及上述任意兩種外場的共同作用。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種酞菁薄膜的制備方法，其特征在于所說的去除溶劑是在溫度為室溫～100℃的烘箱中烘10分鐘～6小時，烘的同時加上-700～-760mmHg的真空度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酞菁薄膜的制備方法。其制備步驟為1)將酞菁與溶以1∶1000～100000的質(zhì)量比例混合，溶解在溶劑中，使溶液的含固量為0.001％～0.1％(質(zhì)量)，即得到酞菁溶液；2)將基板浸入上述的酞菁溶液，用外場作用1分鐘～1小時，在基板上得到酞菁薄膜，去除溶劑，得到干燥的酞菁薄膜，其厚度為10nm～1μm。本發(fā)明利用外場作用來制備酞菁薄膜，具有工藝簡單、效率高、成本低的優(yōu)點，獲得的酞菁薄膜均勻、穩(wěn)定、無雜質(zhì)，易于大規(guī)模工業(yè)化，可應用在有機半導體材料、有機光電材料、傳感材料等領域。
文檔編號H01L31/18GK1445873SQ0311648
公開日2003年10月1日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權日2003年4月16日
發(fā)明者陳紅征, 周漢波, 曹雷, 汪茫, 孫景志 申請人:浙江大學