本文關鍵詞：有機分子在金屬單晶表面的吸附結構和電子性質研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學》 2015年

有機分子在金屬單晶表面的吸附結構和電子性質研究

胡昉  

【摘要】：基于有機半導體的電子器件具有輕便柔軟、驅動電壓和功耗低、響應速度快、材料成本低的特點,具有顛覆傳統硅基半導體材料的潛力,已經開始走上了商業(yè)化的道路。但其電輸運效率低、性能不穩(wěn)定的缺點,限制了它的應用。目前有關有機半導體的基礎理論尚不成熟,從而導致材料研發(fā)、器件結構和性能改進都缺乏理論指導。大多數有機器件都包含有機薄膜-金屬界面體系,界面處的能級排列決定了載流子的注入和遷移效率,改善界面結構是改進有機器件性能的關鍵。通過分析有機分子在金屬表面吸附生長的結構,特別是第一個分子單層的自組織生長過程,研究形成有序有機吸附層的內在規(guī)律以及有機/金屬的界面電子態(tài),對于設計與優(yōu)化高效穩(wěn)定實用的有機器件具有重要的現實指導意義。本論文中,首先,我們結合了掃描隧道顯微鏡(STM)實驗和基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理模擬計算的手段對perylene分子在Cu(100)表面的吸附生長行為進行了系統研究。實驗結果顯示在單分子層覆蓋度下,perylene分子平躺在表面上,顯示一定的長程序,存在兩種有序吸附結構疇區(qū),且這兩種結構中吸附分子的長軸分別沿[011]和[011]晶向。理論計算表明分子處于頂位吸附并且分子與襯底間距為0.26nm時是最穩(wěn)定的。最終我們給出了c(8×4)和c(8×6)這兩種perylene/Cu(100)吸附結構的模型,這兩種有序吸附結構共存于有序吸附區(qū)域中。研究結果表明perylene分子在Cu(100)表面的分子-襯底和分子-分子相互作用都比較弱。然后,我們采用紫外光電子能譜(UPS)的實驗方法和DFT模擬計算對酞菁鐵(FePc)在Cu(110)表面的吸附生長進行了研究。隨著FePc的沉積,UPS曲線出現了與FePc分子有關的四個譜峰α、β、γ和δ,分別位于費米能級下3.42,5.04,7.36和10.28 eV處。結合密度泛函計算分析,譜峰α是主要來源于Fe 3d和C 2p電子,Cu襯底與分子Fe 3d之間的電荷轉移較大,導致分子與襯底的相互作用較強。角分辨紫外光電子能譜(ARUPS)表明在單層分子覆蓋度時,FePc分子平面與Cu(110)襯底表面平行。通過比較一系列結構優(yōu)化計算的結果,我們得出最穩(wěn)定的吸附構型為吸附高度0.260nm,吸附取向與襯底[110]晶向成45°角的頂位吸附。以上結果無疑使我們對有機/金屬界面和有機半導體在金屬表面生長機制有了更深入的理解。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN303
【目錄】：

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