有機(jī)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(jī)半導(dǎo)體的電子器件具有輕便柔軟、驅(qū)動(dòng)電壓和功耗低、響應(yīng)速度快、材料成本低的特點(diǎn)，具有顛覆傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)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(yùn)效率低、性能不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，限制了它的應(yīng)用。目前有關(guān)有機(jī)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)理論尚不成熟，從而導(dǎo)致材料研發(fā)、器件結(jié)構(gòu)和性能改進(jìn)都缺乏理論指導(dǎo)。大多數(shù)有機(jī)器件都包含有機(jī)薄膜-金屬界面體系，界面處的能級(jí)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(jìn)有機(jī)器件性能的關(guān)鍵。通過(guò)分析有機(jī)分子在金屬

2、表面吸附生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，特別是第一個(gè)分子單層的自組織生長(zhǎng)過(guò)程，研究形成有序有機(jī)吸附層的內(nèi)在規(guī)律以及有機(jī)/金屬的界面電子態(tài)，對(duì)于設(shè)計(jì)與優(yōu)化高效穩(wěn)定實(shí)用的有機(jī)器件具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
　　本論文中，首先，我們結(jié)合了掃描隧道顯微鏡(STM)實(shí)驗(yàn)和基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理模擬計(jì)算的手段對(duì)perylene分子在Cu(100)表面的吸附生長(zhǎng)行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究。實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)軸分別沿[011]和[011]晶向。理論計(jì)算表明分子處于頂位吸附并且分子與襯底間距為0.26nm時(shí)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(shí)驗(yàn)方法和DFT模擬計(jì)算對(duì)酞菁鐵(FePc)在Cu(110)表面的吸附生長(zhǎng)進(jìn)行了研究。隨著FePc的沉積，UPS曲線出現(xiàn)了與FePc分子有關(guān)的四個(gè)譜峰α、β、γ和δ，分別位于費(fèi)米能級(jí)下3.42，5.04，7.36和10.28 eV處。結(jié)合密度泛函計(jì)算分析，譜峰α是主要來(lái)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(dǎo)致分子與襯底的相互作用較強(qiáng)。角分辨紫外光電子能譜(ARUPS)表明在單層分子覆蓋度時(shí)