萘嵌苯衍生物与贵金属的界面研究

发布时间：2018-02-09 01:22

  本文关键词： 有机/金属界面 UPS XPS LEED 能级排列 键距 电子结构　出处：《苏州大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：萘嵌苯衍生物薄膜因其较高的热稳定性、抗氧化性以及电子迁移率而被广泛应用于有机太阳能电池、n型有机场效应晶体管等有机光伏器件中。2011年,苏州大学樊健教授带领合成萘嵌苯衍生物7,8,15,16-tetraazaterrylene(TAT),虽然人们在该材料的合成过程、单晶晶体结构等方面取得了一定的研究成果,但考虑到TAT作为一种电子传输材料,人们在TAT薄膜与贵金属界面的电子结构、分子排列等方面仍有待形成一套完整的实验结果与理论分析。本论文主要利用光电子能谱技术(包括UPS和XPS)、反光电子能谱(IPES)技术、低能电子衍射(LEED)技术以及X射线驻波衍射(XSW)技术研究了采用真空蒸发沉积制备法的小分子有机材料7,8,15,16-tetraazaterrylene(TAT)薄膜在Au(111)、Ag(111)和Cu(111)三种贵金属衬底上的形成机理、电子结构、界面电子传输性质以及薄膜中TAT分子的取向和吸附高度。其主要内容包括:(1)7,8,15,16-tetraazaterrylene(TAT)的在三种贵金属衬底上的价带能级分布和电子传输特性。通过IPES表征技术,我们分析了多层TAT薄膜在Au(111)衬底上的LUMO能级的位置,并结合原位UPS实验结果推算出TAT材料本身的导带与价带之间传输带隙值,从而进一步推算出TAT在Ag(111)和Cu(111)衬底上的LUMO能级的位置。通过UPS表征技术,我们分析了不同厚度的TAT薄膜在三种贵金属衬底上的电子结构,具体包括样品真空能级位移、HOMO能级、空穴注入势垒等参数。这些参数为构画TAT/Au(111)、TAT/Ag(111)和TAT/Cu(111)能级排列图提供了重要的信息。(2)7,8,15,16-tetraazaterrylene(TAT)的在三种贵金属衬底上的核心能级分布。我们通过XPS表征技术分析了三种贵金属衬底上不同厚度的TAT薄膜的核心能级和原子化学种类。我们发现,与UPS实验结果相吻合,单层与多层TAT/Au(111)的各元素核心能级分布十分接近,无论是C 1s谱(以及N 1s谱)中各峰的峰形、峰的相对强度还是峰的位置,单层薄膜的XPS谱和多层的都十分相近,反映TAT在Au(111)衬底上物理吸附的特性。而单层TAT在Ag(111)和Cu(111)上的XPS谱则与多层TAT大有不同,反映出TAT在两种衬底上化学吸附的复杂性。(3)7,8,15,16-tetraazaterrylene(TAT)的在三种贵金属衬底上的分子取向和吸附高度。通过LEED技术,我们分析了三种衬底上单层和多层TAT薄膜的二维晶体结构。我们发现,在Au(111)衬底上的TAT薄膜晶体结构最为接近单晶TAT,Ag(111)衬底上的单层和多层TAT薄膜二维晶胞面积略大于在Au(111)表面对应的数值。而在Cu(111)衬底上LEED谱图十分模糊,无法推算二维晶胞参数,但同时也反映出TAT与Cu(111)衬底间极强的化学作用。根据XSW结果,我们得知TAT在Au(111)、Ag(111)和Cu(111)上的平均吸附高度依次递减,分别为3.16?,2.96?和2.46?,但TAT分子在衬底表面始终都没有扭曲或者轻度扭曲。综合采用多种界面表征手段得出的界面结论能够为器件的优化设计起到指导的作用,同时也能够使我们以界面为切入点,提高器件的效率。至此,希望本课题的工作成果能够为TAT有机材料在有机光电子器件上的应用提供一定的帮助。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O625.15;O64

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本文编号：1496740