马兰戈尼效应在有机半导体成膜中的应用.pdf

马兰戈尼效应在有机半导体成膜中的应用 一、马兰戈尼效应的定义和原理 马兰戈尼效应是一种液体会由低表面张力区域流向高表面张力区域的现象。该效应常见于液滴的边缘，其中液滴的边缘具有“钉扎效应”，而溶剂在边缘的挥发速度较快，溶液会带着溶质C8-BTBT向边缘输运，导致溶质在边缘附近堆积，形成咖啡环。马兰戈尼效应可以抑制咖啡环的形成，提高薄膜均匀性。 二、马兰戈尼效应在有机半导体成膜中的应用 在有机半导体成膜中，马兰戈尼效应可以用于改善薄膜的均匀性。通过选择合适的溶剂，如甲苯和四氯化碳的混合溶剂，可以在成膜过程中生成马兰戈尼流，抑制咖啡环的形成，提高薄膜均匀性。此外，马兰戈尼效应还可以与其他工艺参数结合，例如氧等离子体选区处理、疏水表面的选择等，以获得高性能的有机半导体薄膜。 三、研究亮点 （1）在提拉法中，利用具有高沸点、低表面张力的甲苯与具有低沸点、高表面张力的四氯化碳两种溶剂，按比例混合，在成膜溶液中形成马兰戈尼流，有效降低“咖啡环”效应，提高薄膜均匀性。 （2）以疏水性氟化物CYTOP为基底，氧等离子体选区处理改变基底表面能，在提拉法成膜的过程中，利用溶液重力、马兰戈尼与咖啡环效应协同作用，生长图案化的、有序的C8-BTBT薄膜，并制备了高性能场效应晶体管。 四、图文解析 要点1：马兰戈尼效应与“咖啡环”效应在成膜中的作用 马兰戈尼效应是一种液体会由低表面张力区域流向高表面张力区域的现象。在浸润提拉法中，当选择高沸点低表面张力的甲苯溶剂与低沸点高表面张力的四氯化碳的混合溶剂时，在快速挥发的边缘，因低沸点的四氯化碳易于挥发而留下更多的低表面张力的甲苯，这就导致了边缘溶液张力低于溶液内部，产生了溶液带溶质离开边缘的输运。 要点2：氧等离子体处理工艺的选择 在浸润提拉过程中，通过疏水的表面上形成亲水的区域，可以有效调控溶液在基片表面的流动，进而控制溶质成核、成膜的区域。作者采用氧等离子体选择处理CYTOP疏水表面的方法，实现图案化成膜的目的。 要点3：溶剂比例和溶液浓度对于C8-BTBT成膜及晶体管性能的影响 溶剂中甲苯和四氯化碳体积比例的调节将改变选区中C8-BTBT薄膜生长的连续性。分析表明，当甲苯和四氯化碳的体积比取3 : 2时，薄膜的连续性和有序性得到兼顾。 五、结论 该工作报道了在疏水基片上经过氧等离子体选区处理、再利用马兰戈尼与咖啡环效应协同作用生长图案化的C8-BTBT半导体薄膜的思路和工艺，着重分析了工艺参数对C8-BTBT薄膜及晶体管性能的影响。该工作对溶液法制备图案化有序薄膜工作具有一定的参考价值。