暈苯在金(111)及其修飾面上的吸附結構與位向調控之研究

Abstract

由於常用有機半導體分子的電子結構上具有非定域性的共軛π電子雲，而使分子間的載子移動率較佳，所以在應用上也相當普遍，例如：光伏特電池、有機場效電晶體與有機發光二極體等。 本實驗除了利用真空蒸鍍的方式將暈苯蒸鍍在乾淨金(111)上外，也蒸鍍在以正辛硫醇進行自組裝的金(111)修飾面上，並且利用程溫脫附法 (Temperature-Programmed Desorption, TPD)、X光光電子發射能譜 (X-ray Photoemission Spectroscopy,XPS)和近緣X光吸收細微結構光譜(Near Edge X-ray Absorption Fine Structure，NEXAFS)等表面技術來進行樣品的研究，希望能夠對吸附分子的電子結構、鍵結強度與成長位向有更進一步的了解，最後也利用掃描穿隧顯微鏡 (Scanning Tunneling Microscope, STM)與電化學掃描穿隧顯微鏡 (ElectroChemical Scanning Tunneling Microscope, EC-STM)來研究其吸附結構。 從TPD的結果得知化學吸附的脫附峰溫度為450到800 K，推論暈苯的苯環與金屬產生強化學鍵結，在正辛硫醇以橫躺方式呈條狀結構吸附在金(111)的厚度約為3□，在正辛硫醇以分子鏈與基材夾角為30˚方式呈c(4 × 2)吸附結構的厚度約為13□，再利用這兩種不同厚度的分子膜當作緩衝層，在NEXAFS實驗結果發現單層的暈苯分別吸附在乾淨金(111)、條狀結構正辛硫醇-金(111)和c(4 × 2)正辛硫醇-金(111)的結果差異很大，從原本平躺的(10˚)吸附變成斜躺(30˚)最後變成站立(80˚)的吸附，因為c(4 × 2)的正辛硫醇分子膜厚度較厚，所以造成暈苯與金表面的作用力大為降低，因而造成此差異。而在多層暈苯吸附在金(111)和c(4 × 2)正辛硫醇-金(111)上的結果皆相同，都是以暈苯本身塊材的結構成長，最後從STM的結果得知，暈苯以(4 × 4)的結構平躺吸附在乾淨金(111)上，而暈苯在c(4 × 2)正辛硫醇-金(111)上的結果中，雖然無法確定暈苯是否是以站立的方式吸附在基材上，但仍可看到條狀的排列，最後綜合NEXAFS實驗結果後，我們推論暈苯可能是以站立的方式吸附在表面上。