PDF《四甲酸二酐在》

1 ML 的PTCDA 分子层厚度约为3

22 ?.

3 结果与讨论3

1 PTCDA / Au 界面电子结构图2为不同PTCDA 沉积厚度时,PTCDA / Au ( 111) 界面的SRUPS 图,光子能量为28 eV, 入射光与样品表面法线的夹角是45°, 能量分析器采集正出射3期曹亮等:四 甲酸二酐在Au( 111)表面的取向生长及电子结构研究1683 的光电子,图2( b) 为费米能级附近区域的放大图.从图2(a)中可以看出,Au 清洁谱清晰地显示出衬底价带结构的特征.在结合能为2―

7 eV 之间的谱峰来自于Au 5d 电子带.费米能级附近位于~0

47 eV处的峰为Au( 111)的Shockley 型表面态.随着薄膜的沉积,Au 5d 特征峰的强度逐渐降低,当薄膜厚度达到2ML 时,谱

图表现出PTCDA 分子价带特征.随着沉积量的进一步增加,其价带结构特征逐渐清晰,A, B, C, D 为其四个典型的特征峰.其中A峰为HOMO 能级,位于费米能级以下~2

5 eV 处,来源于PTCDA 分子中核心部分的πp 轨道.对于PTCDA 有机分子来说,这个特征峰结合能的位置不随金属衬底材料的变化而变化[14];

B 峰结合能约为4

0 eV, 属于O2p 轨道中的πp 轨道;

C峰位于费米能级以下~4

7 eV 处,来源于C=O官能团中O2p 的反键态n/ / (O)轨道[15];

D 峰结合能约为6

0 eV, 为πp 和n/ / (O)轨道的卷积.从A, C, D 三个能级结合能位置不随PTCDA 厚度的变化而变化这一现象判断,界面能带弯曲可以忽略.而B峰在薄膜厚度>

2ML 时,向高结合能方向移动,这主要是由于受Au 5d 电子态的影响造成的.这两个能级卷积在一起,薄膜厚度增大后,Au 5d 态强度逐渐减弱,B峰的强度则逐渐增大.0

5 ML 薄膜的SRUPS 显示,在Au 5d 态低结合能部分有拖尾现象,表明表面态与PTCDA 共轭π键存在相互作用,即有电子从Au 表面转移到PTCDA 分子π轨道.图2PTCDA 分子与Au( 111)/ 云母界面形成过程中的UPS (a)价带谱结构(b)费米能级附近电子态的放大图(激 发光子能量为28 eV, 样品加-10 V 偏压.PTCDA 膜厚为a=0;

b =

0 5;

c = 1;

d = 2;

e = 3;

f =

4 5;

g =

6 2;

h =

9 3;

i =

12 4;

j =

18 6, 单位ML) 从(b)图中我们可以清楚地看到,当0

5 ML 的PTCDA 分子沉积到Au 表面时,Au 的表面态迅速消失.这与文献[16]中的UPS 实验结果有所不同.文献中Mendez 等人在Au( 111)表面沉积了1

5 ML 的PTCDA 分子后,仍可见表面态的存在,据此推断界面间不存在化学反应.造成本实验结果与文献差异的原因可能是1)Au( 111)衬底的表面活性不同,导致其与PTCDA 分子相互作用的差异.文献使用Au ( 111)单晶,本实验中使用新生长的Au( 111), 其表面活性要高于处理过的Au( 111)单晶面;

2)有机分子在Au (111)衬底表面的实际覆盖度不同,文 献中,吸附物可能未完全覆盖衬底表面,则 衬底的信号会在薄膜UPS 谱中出现.从(b)图中还可以看出,虽然表面态消失,但 却观察不到明显的界面杂化态,说明PTCDA 和Au( 111)界面间存在较弱的电子传输过程,与文献[17]结果相似.文献中观察到功函数的变化显示有弱化学反应发生,但同样观察不到界面态.为了区别其与物理吸附和化学吸附的差别,Koch 等人使用 软 化学吸附过程描述PTCDA 分子在Au (111)表面的吸附.XPS 测量结果(未 示出)表 明,界面形成过程中Au 4f 的峰型没有变化,........