有机半导体薄膜在强磁场下的生长及分子取向研究
发布时间：2020-01-17 13:09
【摘要】：有机半导体器件具有许多传统无机半导体器件不具备的优势,近年来得到广泛的关注和飞速的发展,被应用于有机光伏太阳能电池、有机场效应晶体管、有机白旋阀等领域。如何提高有机半导体器件的性能是研究者关心的核心问题。通常半导体有机分子都具有特定的空间几何结构,其堆积方式的不同往往形成截然不同的表面形貌,进而在很大程度上影响有机光电器件的性能。因此掌握调控有机分子取向和堆积的方法对于优化器件性能有重要的理论指导意义。调控有机分子取向的有效方法之一是在分子生长过程中引入磁场的作用,但到目前为止这方面的研究方法还很不完善,亟待进一步的研究探索。本文中,我们使用有机分子束沉积方法,在8.5 T垂直衬底的强磁场环境下在Si和Cu衬底上制备了酞菁铁(FePc)薄膜,并应用X射线衍射(XRD)、角分辨近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)、偏振激光拉曼光谱、原子力显微镜(AFM)等技术研究了磁场对FePc薄膜的分子取向和形貌的影响。主要的结论如下：第一,XRD的结果表明在无外磁场和外加8.5T磁场的条件下在Si(111)衬底上制备的FePc薄膜均显示为以(200)面取向的有序α相FePc,磁场下生长的薄膜拥有更高的结晶度和结晶质量,分子间的堆积间距在磁场的作用下减小,分子排列更加紧密。从AFM图像观察到,磁场下沉积的薄膜中晶粒更加均匀有序地分布在衬底上,表面更加平整。同步辐射NEXAFS谱和拉曼光谱结果表明,FePc分子侧立在衬底表面,在磁场作用下,分子平面相对衬底有更大的倾斜角。半定量偏振拉曼光谱计算结果显示,外加磁场后,分子平面与衬底的夹角由63.6°增大为67.1°。第二,我们在Cu/Si衬底上制备了FePc薄膜,XRD及AFM的结果表明,分子相对于衬底呈侧立构型并形成α相的薄膜,磁场中沉积薄膜的结晶度明显提高,晶粒更加均匀,在衬底上的分布更加有序,沉积后继续磁化可以进一步减小粗糙度。角分辨NEXAFS谱和拉曼光谱结果表明,在磁场作用下,分子平面相对衬底有更小的倾斜角,沉积后的磁化作用使倾斜角继续减小。半定量偏振拉曼光谱计算结果显示,未加磁场、在磁场中生长1h、在磁场中生长1h并在生长结束后继续磁化23h三个样品的分子与衬底的夹角分别是66.25°、64.20°和62.05°。与Si衬底的结果对比发现,磁场使Si衬底上的分子倾斜角增大,使Cu衬底上的分子倾斜角减小,说明不同衬底上磁场的作用不同。
【图文】：
逡逑实现器件的开关态，根据载流子的不同ＯＦＥＴ还可Ｗ分为Ｐ型和ｎ型。如图１．２逡逑所示，ＯＦＥＴ的结构可＾？根据电极相对于有机半导体层位置的不同分为四种。各逡逑种结构优缺点各有不同，比如底栅底接触半导体层与电极的接触电阻较大，不过逡逑制备工玄也较为简单。图１．３展示的是ＯＦＥＴ的一些常见应用，如射频标签、智逡逑能卡、电子书等。逡逑ｍｍ逡逑隔^儯欤椋椋藻澹缃义贤迹保郴冢希疲牛缘挠τ貌罚荷淦当昵⒅悄芸ā⒌缱邮殄义希保插澹埃樱貌牧系难芯肯肿村义细萁峁垢丛有院头肿恿康牟煌希樱貌牧弦话惴治》肿雍蜕谭肿印８咤义戏肿有筒牧系拇硎蔷垡揖鳌⒕鄯蓟返刃司畚铩Ｐ》肿有筒牧系拇硎窍纵肌⒉㈠义隙啾健⑿罄仗恪ⅲ缺交贰⒒ā⒒ㄝ嫉取＞」懿煌模希樱貌牧媳硐殖霾煌墓忮义系缣匦裕潜局噬希庑┨匦远伎桑坠榻嵛牧现械牡缱拥母髦中形吹慕徨义瞎庑┬形氲缱咏峁姑芮邢喙亍Ｓ谢牧现械牡缱有形桑子梅肿庸斓览砺坼义侠唇馐汀８莘肿庸斓览砺郏肿又械牡缱臃植荚诟鞲瞿芗豆斓郎希渲星把毓戾义系郎系牡缱幽芰拷细
本文编号：2570620
【图文】：
逡逑实现器件的开关态，根据载流子的不同ＯＦＥＴ还可Ｗ分为Ｐ型和ｎ型。如图１．２逡逑所示，ＯＦＥＴ的结构可＾？根据电极相对于有机半导体层位置的不同分为四种。各逡逑种结构优缺点各有不同，比如底栅底接触半导体层与电极的接触电阻较大，不过逡逑制备工玄也较为简单。图１．３展示的是ＯＦＥＴ的一些常见应用，如射频标签、智逡逑能卡、电子书等。逡逑ｍｍ逡逑隔^儯欤椋椋藻澹缃义贤迹保郴冢希疲牛缘挠τ貌罚荷淦当昵⒅悄芸ā⒌缱邮殄义希保插澹埃樱貌牧系难芯肯肿村义细萁峁垢丛有院头肿恿康牟煌希樱貌牧弦话惴治》肿雍蜕谭肿印８咤义戏肿有筒牧系拇硎蔷垡揖鳌⒕鄯蓟返刃司畚铩Ｐ》肿有筒牧系拇硎窍纵肌⒉㈠义隙啾健⑿罄仗恪ⅲ缺交贰⒒ā⒒ㄝ嫉取＞」懿煌模希樱貌牧媳硐殖霾煌墓忮义系缣匦裕潜局噬希庑┨匦远伎桑坠榻嵛牧现械牡缱拥母髦中形吹慕徨义瞎庑┬形氲缱咏峁姑芮邢喙亍Ｓ谢牧现械牡缱有形桑子梅肿庸斓览砺坼义侠唇馐汀８莘肿庸斓览砺郏肿又械牡缱臃植荚诟鞲瞿芗豆斓郎希渲星把毓戾义系郎系牡缱幽芰拷细
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