有机分子在金属单晶表面的吸附结构和电子性质研究

发布时间：2016-11-23 15:31

  本文关键词：有机分子在金属单晶表面的吸附结构和电子性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2015年

有机分子在金属单晶表面的吸附结构和电子性质研究

胡昉  

【摘要】：基于有机半导体的电子器件具有轻便柔软、驱动电压和功耗低、响应速度快、材料成本低的特点,具有颠覆传统硅基半导体材料的潜力,已经开始走上了商业化的道路。但其电输运效率低、性能不稳定的缺点,限制了它的应用。目前有关有机半导体的基础理论尚不成熟,从而导致材料研发、器件结构和性能改进都缺乏理论指导。大多数有机器件都包含有机薄膜-金属界面体系,界面处的能级排列决定了载流子的注入和迁移效率,改善界面结构是改进有机器件性能的关键。通过分析有机分子在金属表面吸附生长的结构,特别是第一个分子单层的自组织生长过程,研究形成有序有机吸附层的内在规律以及有机/金属的界面电子态,对于设计与优化高效稳定实用的有机器件具有重要的现实指导意义。本论文中,首先,我们结合了扫描隧道显微镜(STM)实验和基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理模拟计算的手段对perylene分子在Cu(100)表面的吸附生长行为进行了系统研究。实验结果显示在单分子层覆盖度下,perylene分子平躺在表面上,显示一定的长程序,存在两种有序吸附结构畴区,且这两种结构中吸附分子的长轴分别沿[011]和[011]晶向。理论计算表明分子处于顶位吸附并且分子与衬底间距为0.26nm时是最稳定的。最终我们给出了c(8×4)和c(8×6)这两种perylene/Cu(100)吸附结构的模型,这两种有序吸附结构共存于有序吸附区域中。研究结果表明perylene分子在Cu(100)表面的分子-衬底和分子-分子相互作用都比较弱。然后,我们采用紫外光电子能谱(UPS)的实验方法和DFT模拟计算对酞菁铁(FePc)在Cu(110)表面的吸附生长进行了研究。随着FePc的沉积,UPS曲线出现了与FePc分子有关的四个谱峰α、β、γ和δ,分别位于费米能级下3.42,5.04,7.36和10.28 eV处。结合密度泛函计算分析,谱峰α是主要来源于Fe 3d和C 2p电子,Cu衬底与分子Fe 3d之间的电荷转移较大,导致分子与衬底的相互作用较强。角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)表明在单层分子覆盖度时,FePc分子平面与Cu(110)衬底表面平行。通过比较一系列结构优化计算的结果,我们得出最稳定的吸附构型为吸附高度0.260nm,吸附取向与衬底[110]晶向成45°角的顶位吸附。以上结果无疑使我们对有机/金属界面和有机半导体在金属表面生长机制有了更深入的理解。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN303
【目录】：

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