PDF《四甲酸二酐在》

第59 卷第3期2010 年3月10003290 /

2010 / 59( 03)/1681

08 物理学报ACTA PHYSICA SINICA Vol.

59, No. 3, March,

2010 A2010 Chin. Phys. Soc. 四甲酸二酐在Au( 111)表面的取向生长及电子结构研究曹亮张文华陈铁锌韩玉岩徐法强L朱俊发闫文盛许杨王峰(中 国科学技术大学国家同步辐射实验室,核科学技术学院,合肥230029) (

2009 年5月18 日收到;

2009 年6月3日收到修改稿)利用X射线光电子能谱(XPS), 同步辐射紫外光电子能谱(SRUPS), 近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)以及原子力显微镜(AFM)等技术研究了四甲酸二酐(PTCDA)与Au( 111)的界面电子结构、PTCDA 分子取向及有机薄膜的表面形貌.SRUPS 价带谱显示,伴随PTCDA 分子的微量沉积(0

5 ML), 位于费米能级附近Au 的表面电子态迅速消失,但却观察不到明显的界面杂化态,这说明PTCDA 分子和Au( 111)界面间存在弱电子传输过程,但并没有发生明显的化学反应.角分辨NEXAFS 以及SRUPS 结果证明PTCDA 分子是平铺在衬底表面.根据Au 4f7 /

2 和C1s 峰积分强度随薄膜厚度的变化以及AFM 图像可知,PTCDA 分子在Au(111)表面是一种典型的Stranski Krastanov 生长模式,即先层状生长,再岛状生长,并且在层状生长到岛状生长的转变过程中,存在有机分子的去润湿过程.关键词:同 步辐射光电子能谱,近 边X射线吸收精细结构,界 面结构,分 子取向PACC:3365,7870D,6790,6150J 国家自然科学基金(批 准号:10505019, 10775126)资助的课题.L通讯联系人.Email: fqxu@ ustc. edu. cn

1 引言近年来,有机半导体材料由于其自身优良的性能而受到广泛的关注和研究.有机半导体材料以有机发光二极管(OLED)、 有机场效应管(OFET)等器件形式在有机平板显示器、有机太阳能电池等领域的应用研究,使有机电子学得到了长足的发展[1, 2]. 众所周知,有机半导体器件中都存在有机层与电极层的界面问题,并且界面的性质直接决定着器件的性能,其具体表现有两个方面.其一,有机分子在衬底表面的结构和形态对界面的电学和光学性能有重要影响.对于异质结的生长而言,要想得到没有缺陷的表面,即 理想的取向生长,需 要最佳的生长条件,包括衬底表面粗糙度、衬底结晶性、沉积速率、衬底温度以及衬底与有机分子的作用等[3]. 这是因为有机材料二维单胞的晶胞常数在nm 量级,远大于无机材料的晶格周期(一 般为几?)[ 4], 再加上分子与分子之间的相互作用具有各向异性、不同材料热膨胀系数的差异等,使得有机分子容易在衬底表面杂乱无章地排列,这严重影响了有机材料的应用.例如,界面间电荷的注入以及其在薄膜中的传导就容易受到晶界、缺陷以及相邻分子间跳跃势垒的影响.除此以外,激子非辐射衰变通道、陷阱、传递散射中心等也会随着分子取向、几 何结构及薄膜形态的变化而变化,从而导致界面光学性能的变化.其二,有机分子与衬底材料之间的电子耦合严重影响界面的电学性能.对于有机光电器件,电子和空穴分别从阴极和阳极注入,因 此 ,降 低有机/金属界面电荷注入的势垒能有效提高器件的性能.例如,分子与衬底之间的电荷转移方向和时间,偶极的大小和方向,电子占据态与非占据态的结合能位置,界面能级排列以及Schottky 势垒等,都决定着界面之间的电荷注入效率,从而影响有机电子器件的性能[5]. 由此可见,有机器件中的界面性能对器件起着决定性的作用.然而,由于有机分子在表面取向、构型等方面的多变性,人们对界面的性质对半导体器件性能的影响机理了解得还不够透彻.因此,研究有机半导体与金属界面的形成过程、相 互作用、电