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Chemistry

संयुग्मित बहुलक फिल्मों की मनमानी सब्सट्रेट पर प्रतिक्रियाशील वाष्प जमाव

Published: January 17, 2018 doi: 10.3791/56775
Automatic Translation
1,2, 2,3
1Department of Chemistry, University of Wisconsin-Madison, 2Department of Chemistry, University of Massachusetts Amherst, 3Department of Polymer Science and Engineering, University of Massachusetts Amherst

Summary

इस कागज पाली के प्रतिक्रियाशील वाष्प जमाव के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है (3, 4-ethylenedioxythiophene), पाली (3, 4-propylenedioxythiophene), और पाली (thieno [3, 2-ख] thiophene) ग्लास स्लाइड और किसी न किसी सब्सट्रेट पर फिल्मों, जैसे कपड़ा और कागज ।

Abstract

हम मनमाने ढंग से एक कस्टम डिजाइन, कम दबाव प्रतिक्रिया कक्ष का उपयोग कर सब्सट्रेट पर अनुरूप कोटिंग संयुग्मित पॉलिमर की एक विधि का प्रदर्शन । प्रवाहकीय पॉलिमर, पाली (3, 4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) और पाली (3, 4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), और एक semiconducting बहुलक, पाली (thieno [3, 2-b] thiophene) (PTT), अपरंपरागत अति-परिक्रमा पर जमा थे और इस तरह के कागज, तौलिए और कपड़े के रूप में उच्च सतह क्षेत्रों, के साथ textured सब्सट्रेट । यह रिपोर्ट जमाव चैंबर पिछले वाष्प रिएक्टरों की एक सुधार है क्योंकि हमारी प्रणाली दोनों अस्थिर और अस्थिर मोनोमर, जैसे 3, 4-propylenedioxythiophene और thieno [3, 2-बी] thiophene को समायोजित कर सकते हैं । ठोस और तरल oxidants दोनों का उपयोग भी प्रदर्शन कर रहे हैं । इस विधि की एक सीमा है कि यह सीटू मोटाई पर नज़र रखता है परिष्कृत में कमी है । बहुलक कोटिंग्स आमतौर पर इस्तेमाल किया समाधान आधारित कोटिंग तरीकों, जैसे स्पिन के रूप में कोटिंग और सतह भ्रष्टाचार, अक्सर वर्दी या यांत्रिक क्षरण के लिए अतिसंवेदनशील नहीं हैं । यह रिपोर्ट वाष्प चरण जमाव विधि उन कमियों पर काबू पा और आम समाधान के लिए एक मजबूत विकल्प आधारित कोटिंग तरीकों है । विशेष रूप से, बहुलक फिल्मों की रिपोर्ट विधि द्वारा लेपित वर्दी और किसी न किसी सतहों पर अनुरूप हैं, यहां तक कि एक माइक्रोमीटर पैमाने पर । यह सुविधा लचीला और अत्यधिक textured सब्सट्रेट पर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में भाप जमा पॉलिमर के भविष्य के आवेदन के लिए अनुमति देता है ।

Introduction

बहुलक किा और semiconducting सामग्रियों में अद्वितीय गुण होते हैं, जैसे कि लचीलापन1, खिंचाव की2, पारदर्शिता3, और कम घनत्व,4 जो बनाने के लिए असाधारण अवसर प्रदान करते है अगली पीढ़ी के गैर पारंपरिक सब्सट्रेट पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों । वर्तमान में, कई शोधकर्ताओं को लचीला और/या पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स5,6 और स्मार्ट कपड़ा7बनाने के लिए बहुलक सामग्री के अद्वितीय गुणों का लाभ लेने के लिए प्रयास कर रहे हैं । हालांकि, औपचारिक रूप से कोट करने की क्षमता अत्यधिक textured सतहों और गैर-मजबूत सब्सट्रेट, जैसे कागज, कपड़े और धागे के रूप में/ सबसे अधिक, बहुलक संश्लेषित और सतहों पर लेपित समाधान विधियों का उपयोग कर रहे हैं । 8 , 9 , 10 , 11 , 12 हालांकि समाधान विधियों बहुलक लेपित फाइबर प्रदान/कपड़ा, इस प्रकार प्राप्त कोटिंग्स अक्सर गैर वर्दी और आसानी से छोटे शारीरिक तनाव से क्षतिग्रस्त कर रहे हैं13,14 . समाधान के तरीके भी गीला समस्याओं के कारण कागज कोटिंग करने के लिए लागू नहीं कर रहे हैं ।

प्रतिक्रियाशील वाष्प जमाव सब्सट्रेट की एक विविध रेंज पर अनुरूप संयुग्मित बहुलक फिल्मों बना सकते हैं, चाहे सतह रसायन विज्ञान/संरचना, सतह ऊर्जा और सतह किसी न किसी/ इस दृष्टिकोण में, संयुग्मित पॉलिमर वाष्प चरण में एक साथ मोनोमर और ऑक्सीडेंट वाष्पों को एक सतह पर पहुंचाकर संश्लेषित कर रहे हैं । बहुलकीकरण और फिल्म गठन एक एकल विलायक मुक्त कदम में सतह पर होता है । इस विधि सैद्धांतिक रूप से समाधान विधियों का उपयोग कर oxidative बहुलकीकरण द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है कि किसी भी संयुग्मित बहुलक करने के लिए लागू है । हालांकि, तिथि करने के लिए, संयुग्मित बहुलक संरचनाओं का केवल एक संकीर्ण सेट जमा करने के लिए प्रोटोकॉल जाना जाता है । 15

यहां, प्रतिक्रियाशील वाष्प जमाव के माध्यम से हम प्रवाहकीय पाली (3, 4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) और पाली (3, 4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), और semiconducting पाली (thieno [3, 2-b] thiophene) (PTT) फिल्मों के जमाव का प्रदर्शन करते हैं । इस प्रक्रिया में दो तरह के oxidants, सॉलिड FeCl3 और लिक्विड बीआर2का उपयोग किया जाता है । इसी पॉलिमर का नाम सीएल-PProDOT, सीएल-PTT, और बीआर-PEDOT है । दोनों पारंपरिक सब्सट्रेट, ग्लास स्लाइड, और अपरंपरागत textured सब्सट्रेट, जैसे कागज, तौलिए और कपड़े, बहुलक फिल्मों के साथ लेपित थे ।

इस प्रोटोकॉल कस्टम निर्मित वाष्प जमाव चैंबर और जमाव की प्रक्रिया के विवरण के सेटअप का वर्णन है । यह नए चिकित्सकों उनके जमाव प्रणाली बनाने के लिए और भाप चरण संश्लेषण के साथ जुड़े आम नुकसान से बचने में मदद करने के लिए करना है ।

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Protocol

रिएजेंट के लिए MSDS पढ़ें और अपने संस्थान द्वारा आवश्यक सभी रासायनिक सुरक्षा उपायों का पालन करें ।

1. सीएल-PProDOT और सीएल-PTT का जमाव

  1. कस्टम निर्मित ट्यूबलर वाष्प जमाव कक्ष की संरचना का निर्माण के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया है ।
    1. एक 1/4 बनाने में (बाहरी व्यास, आयुध) एक 2 में से जुड़े क्वार्ट्ज पक्ष प्रवेश (आयुध) जुड़े क्वार्ट्ज ट्यूब । एक कस्टम निर्मित U-आकार 1-में स्टेनलेस स्टील ट्यूब और एक देवर कुप्पी के साथ एक ठंडा जाल बनाओ ।
    2. स्टेनलेस स्टील KF connectors और जल्दी से कनेक्ट युग्मन का उपयोग कर एक वैक्यूम गेज और ठंडे जाल के साथ क्वार्ट्ज ट्यूब कनेक्ट । मोनोमर को एक क्वार्ट्ज एंपुल में रखें और एंपुल को 1/4-इन के जरिए ट्यूबलर चैंबर से कनेक्ट करें-युग्मन और सुई वाल्व । एक क्रूसिबल में ऑक्सीडेंट को चैंबर में रखें ।
    3. ऑक्सीडेंट, सब्सट्रेट्स और मोनोमर के लिए हीटिंग के स्रोतों के रूप में अलग हीटिंग टेप का उपयोग करें । चैंबर के सही अंत में एक गैस प्रवेश जोड़ें करने के लिए अतिरिक्त नोबल गैसों को लागू करने के लिए प्रक्रिया के दबाव यदि आवश्यक नियंत्रण ।
  2. सीएल-PProDOT का जमाव
    1. जोड़ें ५० मिलीग्राम 3, 4-propylenedioxythiophene (ProDOT) मोनोमर शीशी में और यह ट्यूबलर चैंबर से कनेक्ट । सुई वाल्व खुला रखो ।
    2. चैंबर में सब्सट्रेट (ग्लास स्लाइड, कपड़े, कागज, आदि) रखो । सब्सट्रेट्स का आकार १.३ सेमी x २.५ सेमी है ।
    3. जोड़ें ५० एक 5 मिलीलीटर क्रूसिबल में FeCl3 मिलीग्राम और यह चैंबर में जगह है ।
      नोट: मोनोमर प्रवेश, सब्सट्रेट और क्रूसिबल के सापेक्ष पदों चित्रा 1में दिखाया गया है । मोनोमर प्रवेश और क्रूसिबल के बीच की दूरी 13 सेमी है ।
    4. पंप चालू करें । चैंबर के दाएँ छोर पर वाल्व धीरे से बंद करें । चैंबर के दबाव के बाद ५२५ mTorr (७० फिलीस्तीनी अथॉरिटी) नीचे है, ठंड जाल में तरल नाइट्रोजन जोड़ें ।
    5. ताप टेप के साथ तीन हीटिंग ज़ोन रैप करें और ताप टेप को तापमान नियंत्रकों से कनेक्ट करें ।
    6. जब दबाव प्रसंस्करण दबाव को कम कर देता है (५२.५ mTorr, 7 फिलीस्तीनी अथॉरिटी), मोनोमर कंटेनर की सुई वाल्व बंद ।
    7. १७० डिग्री सेल्सियस, ८० डिग्री सेल्सियस, और ८० ° c, क्रमशः पर ऑक्सीडेंट, सब्सट्रेट और मोनोमर हीटिंग शुरू करते हैं । के बाद ~ 10 मिनट, FeCl3 भाँप है और लाल FeCl3 ठोस शांत क्षेत्र में गठन किया है ।
    8. मोनोमर कंटेनर की सुई वाल्व खोलो ।
      नोट: सब्सट्रेट क्षेत्र में नीले रंग की पतली फिल्मों का गठन किया जाएगा । ठेठ वृद्धि दर कर रहे है ~ 10 एनएम/सुनिश्चित करें कि FeCl3 वाष्प चैंबर में मोनोमर कंटेनर की सुई वाल्व खोलने से पहले बना है । अंयथा, मोनोमर क्रूसिबल में FeCl3 ठोस के साथ प्रतिक्रिया और एक बहुलक परत फार्म जो ऑक्सीडेंट के आगे वाष्पीकरण रोकता है ।
    9. वांछित मोटाई हासिल की है जब मोनोमर कंटेनर की सुई वाल्व बंद करें । सभी हीटिंग टेप बंद करें और कमरे के तापमान के लिए प्रणाली शांत ।
    10. गैस प्रवेश वाल्व खोलें और बंद पंप बारी ।
    11. नमूनों को चैंबर से बाहर ले जाएं । अवशिष्ट ऑक्सीडेंट और मोनोमर को दूर करने के लिए 30 मिनट के लिए मेथनॉल में नमूनों को सावधानीपूर्वक विसर्जित करें ।
      नोट: फिल्म मोटाई बढ़ जाती है के रूप में समय धोने बढ़ाना चाहिए । 30-ंयूनतम कुल्ला ग्लास स्लाइड पर १०० एनएम से पतले फिल्मों के लिए विशिष्ट है । ५०० एनएम से मोटी फिल्मों सब्सट्रेट जब धोने से फाड़ना हो सकता है ।
    12. ध्यान से सूखी नाइट्रोजन गैस के साथ नमूनों झटका ।
  3. सीएल-PTT का जमाव
    1. मोनोमर शीशी में ५० मिलीग्राम thieno [3, 2-b] thiophene (TT) जोड़ें और इसे ट्यूबलर चैंबर से कनेक्ट करें । सुई वाल्व खुला रखो ।
    2. दोहराएँ चरण 1.2.2. ते 1.2.12.

2. बीआर-PEDOT का जमाव

  1. जमाव चैंबर सेटअप
    1. क्वार्ट्ज ट्यूब करने के लिए oxidants के लिए एक अतिरिक्त 1/4-में. side प्रवेश जोड़ें और यह 8 अंदर मोनोमर प्रवेश के अलावा । एक क्वार्ट्ज एंपुल में तरल ऑक्सीडेंट रखें और मोनोमर (चित्रा 2) के रूप में उसी तरह एंपुल को ट्यूबलर चैम्बर से कनेक्ट करें ।
  2. बीआर-PEDOT का साठा
    1. मोनोमर एंपुल में 3, 4-ethylenedioxythiophene (EDOT) की 2 मिलीलीटर डालें और एंपुल को ट्यूबलर चैम्बर से कनेक्ट करें । सुई वाल्व खुला रखो ।
    2. जगह सब्सट्रेट (ग्लास स्लाइड, कपड़े, कागज, आदि) मोनोमर भाप प्रवेश के पास ट्यूबलर चैंबर में । सब्सट्रेट के आकार १.३ सेमी x २.५ सेमी है ।
    3. एक धुएं के हुड में, ऑक्सीडेंट एंपुल में2 बीआर 2 मिलीलीटर जोड़ें, सुई वाल्व को एंपुल कनेक्ट और सुई वाल्व बंद रखो । क्वार्ट्ज ट्यूब करने के लिए सुई वाल्व कनेक्ट ।
      सावधानी: बीआर2 एक खतरनाक सामग्री है । हैंडलिंग करते समय सावधानी बरतें ।
    4. पंप चालू करें । चैंबर के दाएँ छोर पर वाल्व धीरे से बंद करें । चैंबर के दबाव के बाद ५२५ mTorr (७० फिलीस्तीनी अथॉरिटी) नीचे है, ठंड जाल में तरल नाइट्रोजन जोड़ें ।
    5. हीटिंग टेप के साथ मोनोमर क्षेत्र लपेटें और एक तापमान नियंत्रक के साथ कनेक्ट । कमरे के तापमान पर सब्सट्रेट और ऑक्सीडेंट क्षेत्र को बनाए रखें ।
    6. जब दबाव ५२.५ mTorr (7 फिलीस्तीनी अथॉरिटी) के प्रसंस्करण दबाव में कमी, ऑक्सीडेंट की सुई वाल्व खोलो ।
      नोट: प्रतिक्रिया बहुत तेज है । ब्लू PEDOT फिल्मों मोनोमर प्रवेश के करीब फार्म का होगा क्योंकि बीआर2 बहुत अस्थिर है ।
    7. जब वांछित मोटाई हासिल की है मोनोमर और ऑक्सीडेंट दोनों की सुई वाल्व बंद ।
    8. हीटिंग टेप बंद करें और कमरे के तापमान के लिए प्रणाली ठंडा ।
    9. गैस प्रवेश वाल्व खोलें और बंद पंप बारी । नमूनों को चैंबर से बाहर ले जाएं ।
      नोट: बीआर2-मैगनीज पॉलिमर के लिए धोने की जरूरत नहीं है ।

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Representative Results

सीएल-PProDOT फिल्मों की मोटाई पर गठित १.३ cm x २.५ cm ग्लास स्लाइड के साथ असतत पार्श्व पदों पर रखा केंद्रीय ट्यूब एक profilometer द्वारा मापा गया (चित्र 3) । Conductivities एक घर में निर्मित चार सूत्री जांच परीक्षण स्टेशन का उपयोग कर प्रतिरोधकता माप से गणना की गई । ग्लास स्लाइड पर एक १००-एनएम मोटी सीएल-PProDOT फिल्म की मापा चालकता १०६ S/cm है, जो एक संभावित इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में इस फिल्म को योग्य बनाने के लिए पर्याप्त है । चित्रा 4 एक ग्लास स्लाइड पर १००-एनएम PProDOT फिल्म की AFM इमेज है । एक्स-रे photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) स्पेक्ट्रा ग्लास स्लाइड पर सीएल-PProDOT फिल्मों से पहले और बाद में धोने साबित करने के लिए एकत्र किए गए थे कि सभी अवशिष्ट FeCl3 हटा दिया गया था और साबित होता है कि चालकता बहुलक से पूरी तरह उठता है (चित्रा 5) ।

यूवी की तुलना में अवशोषण स्पेक्ट्रा सीएल-PProDOT, सीएल-PTT और बीआर-PEDOT के चित्रा 6में दिखाया गया है । जमाव के तुरंत बाद पृथक पॉलिमर अतिरिक्त ऑक्सीडेंट की उपस्थिति की वजह से पी-मैगनीज हैं । तदनुसार, इन फिल्मों polaronic और लाल/NIR क्षेत्र में bipolaronic अवशोषण बैंड के कारण नीले रंग के होते हैं । ६०० एनएम, bipolaron और polaron polarons की विशेषता से परे व्यापक, सुविधापूर्ण अवशोषण बैंड, सीएल-PProDOT और br-PEDOT फिल्मों में पहले और बाद में अपरिवर्तित रहना, जो इंगित करता है कि सीएल-PProDOT और बीआर-PEDOT रह पी-मैगनीज कुल्ला करने के बाद । इसके विपरीत, cl-PTT धोने के बाद कोई polaron या bipolaron चोटियों से पता चलता है, यह दर्शाता है कि सीएल PTT धोने की प्रक्रिया के दौरान पूरी तरह से de-मैगनीज है ।

ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) कागज की छवियां, कॉरडरॉय कपड़े और एक कपास तौलिया से पहले और सीएल-PTT के साथ कोटिंग के बाद चित्रा 7में दिखाया गया है । कोटिंग के बाद, प्राचीन सफेद सब्सट्रेट गहरे लाल हो जाते हैं, सीएल-PTT कोटिंग्स की उपस्थिति का संकेत. सभी तीन सब्सट्रेट अत्यधिक textured और परिक्रमा कर रहे हैं और उच्च सतह क्षेत्र है । SEM छवियां बताते है कि फिल्मों की वर्दी और सभी तीन सब्सट्रेट पर एक माइक्रोमीटर पैमाने पर सतह पर अनुरूप हैं ।

Figure 1
चित्र 1. जमाव कक्ष सेटअप । ठोस oxidants के लिए भाप जमाव चैंबर की योजनाबद्ध । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2. जमाव कक्ष सेटअप । तरल oxidants के लिए ट्यूबलर वाष्प जमाव कक्ष की योजनाबद्ध । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3. बहुलक फिल्मों की मोटाई लक्षण वर्णन । सीएल-PProDOT के वाष्प बहुलकीकरण के लिए पार्श्व बहुलक फिल्म मोटाई प्रोफ़ाइल ।

Figure 4
चित्र 4. AFM के साथ आकृति विज्ञान लक्षण वर्णन । एक गिलास स्लाइड पर १००-एनएम सीएल-PProDOT की AFM इमेज ।

Figure 5
चित्र 5. मौलिक विश्लेषण । XPS स्पेक्ट्रा के एक १.३ cm x २.५ cm ग्लास स्लाइड सीएल-PProDOT की एक १०० एनएम मोटी फिल्म के तुरंत जमाव (काली रेखा) के बाद और मेथनॉल के साथ धोने (लाल रेखा) के बाद के साथ लेपित । स्पेक्ट्रा पता चलता है कि लोहे के लवण धोने के बाद हटा रहे हैं ।

Figure 6
चित्रा 6. ऑप्टिकल संपत्ति लक्षण वर्णन । ग्लास स्लाइड् स पर PProDOT, सीएल-PTT, और Br-PEDOT के अवशोषण स्पेक्ट्रा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्र 7. ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) के साथ आकृति विज्ञान लक्षण वर्णन. प्राचीन (ए-सी) और PTT लेपित (डी एफ) कागज, पॉलिएस्टर/रेयान कॉरडरॉय और कपास तौलिया के ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ । SEM छवियां (जी-i) PTT लेपित कागज, पॉलिएस्टर/रेयान कॉरडरॉय और कपास तौलिया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

प्रतिक्रिया का तंत्र oxidative बहुलकीकरण है । बहुलक कोटिंग एक ही तंत्र का उपयोग तरीकों electropolymerization17 और वाष्प चरण बहुलकीकरण18शामिल हैं । Electropolymerization एक प्रवाहकीय सब्सट्रेट की आवश्यकता है, वर्दी और अनुरूप कोटिंग के लाभ का अभाव है, और एक पर्यावरण की दृष्टि से बेपरवाह समाधान आधारित विधि19है । मौजूदा वाष्प चरण बहुलकीकरण विधि यहां बताया विधि के समान है, लेकिन केवल polymerize उच्च वाष्पशील मोनोमर कर सकते हैं20. हमारे विधि मौजूदा विधि के चैंबर डिजाइन में सुधार और न केवल polymerize उच्च वाष्पशील मोनोमर लेकिन यह भी गैर वाष्पशील मोनोमर कर सकते हैं । इस तरह के PProDOT और PTT के रूप में नए आयोजन और semiconducting पॉलिमर, के एक नंबर, पहली बार विधि का उपयोग कर के लिए वाष्प चरण जमाव द्वारा संश्लेषित किया गया20यहां की सूचना दी ।

प्रोटोकॉल में एक महत्वपूर्ण कदम मोनोमर भाप (कदम 1.2.8.) शुरू करने का समय है । प्रोटोकॉल में, मोनोमर वाष्प FeCl के बाद चैंबर के लिए शुरू किया जाना चाहिए3 वाष्प का गठन, जो शांत क्षेत्र में लाल ठोस के गठन के द्वारा कहा जा सकता है । यदि मोनोमर वाष्प को FeCl3 वाष्प से पहले पेश किया जाता है, तो मोनोमर वाष्प ऑक्सीडेंट क्रूसिबल तक पहुंच जाएगा और ठोस ऑक्सीडेंट के साथ सीधे प्रतिक्रिया करेगा । यह ठोस ऑक्सीडेंट को कवर करने के लिए एक बहुलक परत बनेगी और इसे वाष्पीकरण से रोकेगी । दूसरी ओर, यदि मोनोमर वाष्प बहुत देर से पेश किया गया है, तो ऑक्सीडेंट की एक मोटी परत बनाई जाएगी और यह बहुलक फिल्मों की आकृति विज्ञान को प्रभावित करेगा ।

बहुलक फिल्मों की मोटाई प्रतिक्रिया समय से नियंत्रित किया जा सकता है । बहुलक फिल्मों के जमाव दर यहां प्रस्तुत है ~ 10 एनएम/मोनोमर के प्रवाह की दर से नियंत्रित किया जा सकता है । इस प्रोटोकॉल में, मोनोमर की प्रवाह दर मोनोमर तापमान और सुई वाल्व का समायोजन करके नियंत्रित किया जाता है । यदि एक अधिक सटीक नियंत्रण की जरूरत है, एक उच्च तापमान जन प्रवाह मीटर मोनोमर एंपुल और मोनोमर प्रवेश के बीच जोड़ा जा सकता है ।

हम केवल इस प्रोटोकॉल में पॉलिमर के तीन उदाहरण पेश करते हैं । अंय पॉलिमर की कोटिंग के लिए, प्रतिक्रिया शर्तों को अनुकूलित करने की आवश्यकता है । अगर उसी ऑक्सीडेंट का इस्तेमाल किया जाए तो ऑक्सीडेंट के तापमान को प्रोटोकॉल के समान रखा जा सकता है । बताया गया है कि यह प्रोसेस प्रेशर पॉलीमर की चेन लंबाई को प्रभावित करता है । कम प्रक्रिया दबाव एक छोटी विकार21में परिणाम । ऑक्सीडेंट का तापमान प्रत्येक नए मोनोमर के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए । एक ठेठ मूल्य के साथ शुरू करने के लिए है ऑक्सीडेंट पिघलने बिंदु है । मोनोमर तापमान बढ़ जाती है के रूप में इष्टतम सब्सट्रेट तापमान आमतौर पर बढ़ता है । बहुलक फिल्मों के लिए ५०० एनएम से पतले, प्रचुर मेथनॉल के साथ धोने सभी अवशिष्ट ऑक्सीडेंट और मोनोमर को पूरा हटाने के लिए पर्याप्त है । मोटी फिल्मों के लिए, अवशिष्ट FeCl3को पूरी तरह से दूर करने के लिए, फिल्मों को एक 1 मीटर एचसीएल वॉटर सॉल्यूशन में रातोंरात डुबोया जा सकता है और फिर मेथनॉल से कुल्ला कर सकते हैं ।

रिपोर्ट साठा चैंबर की एक खामी यह है कि यह एक सीटू QCM (क्वार्ट्ज क्रिस्टल microbalance) सेंसर में कमी है और इसलिए, जमाव दर और फिल्म मोटाई के दौरान निगरानी नहीं की जा सकती है । फिल्म मोटाई बड़े पैमाने पर परिवहन की पार्श्व दिशा की वजह से पूरे सब्सट्रेट क्षेत्र में वर्दी नहीं है. सीएल-PProDOT के वाष्प बहुलकीकरण के लिए पार्श्व बहुलक फिल्म मोटाई प्रोफ़ाइल चित्रा 3में दिखाया गया है । मोनोमर स्रोत और ऑक्सीडेंट स्रोत के बीच बीच में बनाई गई बहुलक फिल्म की मोटी है, और मोटाई उत्तरोत्तर मध्य से दो पार्श्व दिशाओं में कम हो जाती है । यह सब्सट्रेट क्षेत्र के बीच करने के लिए दो भाप स्रोतों से बड़े पैमाने पर परिवहन के पार्श्व दिशा की पुष्टि करता है और पता चलता है कि मोटाई न केवल प्रतिक्रिया समय पर भी सब्सट्रेट स्थिति से नियंत्रित किया जा सकता है ।

चूंकि इस विधि मनमाना सब्सट्रेट पर आयोजित करने और semiconducting पॉलिमर जमा कर सकते हैं, यह इस तरह के पहनने योग्य उपकरणों22,23के रूप में अपरंपरागत सब्सट्रेट पर अगली पीढ़ी इलेक्ट्रॉनिक्स में लागू किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, प्रवाहकीय PEDOT या PProDOT प्रवाहकीय वस्त्र बनाने के लिए एक बड़े पैमाने पर वस्त्रों पर लेपित किया जा सकता है और वे पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स24में इस्तेमाल किया जा सकता है । इसके अलावा, वाष्प-जमती संयुग्मित पॉलीमर्स का उपयोग कागज सब्सट्रेट्स के लिए लागू नहीं होने के दौरान हल्के वजन और कम लागत को प्राप्त करने के लिए पेपर पर इलेक्ट्रॉनिक्स में इलेक्ट्रोड या सक्रिय परतों के रूप में भी किया जा सकता है25.

अंत में, हम एक प्रतिक्रियाशील वाष्प जमाव विधि जो के साथ प्रवाहकीय PProDOT और PEDOT बनाने के लिए, और ग्लास स्लाइड, कागज, और वस्त्र पर semiconducting PTT फिल्मों का प्रदर्शन । इन पॉलिमर के न तो प्रतिक्रियाशील वाष्प जमाव से पहले संश्लेषित किया गया है । इस भाप जमाव विधि कोट बहुलक फिल्मों समान रूप से कर सकते है और अनौपचारिक उच्च क्रम पर और textured, ऊंचे सतह क्षेत्रों सब्सट्रेट । यह सुविधा लचीला और अत्यधिक textured सब्सट्रेट पर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में भाप जमा पॉलिमर के भविष्य के आवेदन के लिए अनुमति देता है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक कृतज्ञता समझौते संख्या FA9550-14-1-0128 के तहत अमेरिकी वायु सेना के वैज्ञानिक अनुसंधान के कार्यालय से वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं । टी. एल. ए. भी आभार डेविड और ल्यूसीली पैकार्ड फाउंडेशन द्वारा आंशिक समर्थन स्वीकार करता है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3,4-Ethylenedioxythiophene, 97% Sigma Aldrich 483028
3,4-Propylenedioxythiophene, 97% Sigma Aldrich 660485
Thieno[3,2-b]thiophene, 95% Sigma Aldrich 702668
FeCl3, 97% Sigma Aldrich 157740
Br2 Sigma Aldrich 207888

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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रसायन विज्ञान अंक १३१ वाष्प चरण साठा संयुग्मित पॉलीमर्स PEDOT पाली (3 4-propylenedioxythiophene) पाली (thieno [3 2-b] thiophene) लचीले सब्सट्रेट अनुरूपक कोटिंग
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Cheng, N., Andrew, T. L. Reactive… More

Cheng, N., Andrew, T. L. Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates. J. Vis. Exp. (131), e56775, doi:10.3791/56775 (2018).

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