硅表面有機(jī)分子的修飾與改性.pdf

1、有機(jī)分子功能廣泛，將它用于半導(dǎo)體裝置，可以大大改善現(xiàn)有裝置的光電性能，有廣闊的應(yīng)用前景。了解有機(jī)分子與半導(dǎo)體硅表面的相互作用，可以有計(jì)劃、可控制地改變并完善半導(dǎo)體裝置如微電子器件及傳感器等的電性能。在這一背景下，近年來試圖從根本上了解單晶硅表面與有機(jī)分子相互作用，探索簡單易行的將功能性有機(jī)分子修飾到硅表面的工作不斷大量涌現(xiàn)。充分利用有機(jī)化學(xué)的鍵合手段，一方面保持硅片基體與修飾分子的良好接觸與穩(wěn)定接合，另一方面可以使得硅表面表現(xiàn)出比Si-

2、H表面更穩(wěn)定更豐富的光電物理化學(xué)性質(zhì)。 本論文中，運(yùn)用多種現(xiàn)代表面分析手段，較為系統(tǒng)的研究了通過“濕化學(xué)”方法(主要是Si-H、Si-C1及硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)分子之間簡單的化學(xué)反應(yīng))修飾有機(jī)分子及CdTe納米晶后的單晶硅和ITO表面的物理化學(xué)性質(zhì)。具體研究內(nèi)容摘要如下： 1．制備了可用于進(jìn)一步反應(yīng)的Si-H表面，通過熱引發(fā)的濕化學(xué)反應(yīng)(9位乙烯基咔唑分子與Si-H表面的反應(yīng))這一簡單的途徑，將具有n一共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子直接

3、通過化學(xué)鍵修飾到單晶硅表面。并且運(yùn)用靜態(tài)水接觸角、XPS、FTIR對反應(yīng)后所得表面的性質(zhì)作了表征。通過對表征結(jié)果的分析及對量子化學(xué)數(shù)據(jù)的探討證明9位乙烯基咔唑分子是通過Si-C鍵與單晶硅表面相連。而且分子與表面成一定的角度。反應(yīng)所形成的單晶硅表面的9位乙烯基咔唑單分子膜較致密穩(wěn)定。 2．通過簡單的Si-Cl表面與NH／NH2官能團(tuán)的反應(yīng)，用簡便的“濕化學(xué)”方法將三種不同的有機(jī)分子(吡咯、對苯二銨、對溴苯甲酰肼)嫁接到單晶硅表面。

4、并且，用靜態(tài)水接觸角、X射線光電子能譜(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)等手段對反應(yīng)后的單晶硅表面進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性能和表面形貌的表征。表征結(jié)果表明，有機(jī)分子通過Si-N鍵以共價(jià)鍵鍵合的方式連接到了硅表面上，這證明了利用Si-C1與NH／NH2官能團(tuán)將有機(jī)分子修飾到硅表面這一方法是簡單有效的，而且形成的有機(jī)分子膜較致密和穩(wěn)定。 3．通過簡單的實(shí)驗(yàn)步驟，利用硅烷偶聯(lián)劑在硅表面、ITO表面和石英表面成功地嫁接了CdTe納米晶，形成了固體表