有機分子在金屬單晶表面的吸附結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)研究.pdf

1、基于有機半導體的電子器件具有輕便柔軟、驅(qū)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(tǒng)硅基半導體材料的潛力，已經(jīng)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(jié)構(gòu)和性能改進都缺乏理論指導。大多數(shù)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(jié)構(gòu)是改進有機器件性能的關鍵。通過分析有機分子在金屬

2、表面吸附生長的結(jié)構(gòu)，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(nèi)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(xiàn)實指導意義。
　　本論文中，首先，我們結(jié)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(tǒng)研究。實驗結(jié)果顯示在單分子層覆蓋度下，perylene分子平躺在表面上，顯示

3、一定的長程序，存在兩種有序吸附結(jié)構(gòu)疇區(qū)，且這兩種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的模型，這兩種有序吸附結(jié)構(gòu)共存于有序吸附區(qū)域中。研究結(jié)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

4、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(xiàn)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(jié)合密度泛函計算分析，譜峰α是主要來源于Fe3d和C2p電子，Cu襯底與分子Fe3d之間的電荷轉(zhuǎn)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