Riassunto analitico
Film sottili basati su molecole di benzoditiofene funzionalizzato (BDT-COR) sono studiati per la realizzazione di semiconduttori molecolari organici assemblati in vuoto. La molecola presenta una incrementata stabilità chimica grazie all'aggiunta di catene alcossiliche laterali, il cui effetto è quello di ridurre l'energia dello stato di HOMO. Film di molecole di BDT-COR su Au(111) sono caratterizzati mediante spettroscopie fotoelettroniche; i film sottili sono fabbricati in alto vuoto mediante deposizione da fase vapore su substrato a temperatura ambiente, in cinque spessori nominali. Questo permette di riprodurre l'interfaccia metallo-organica esistente in dispositivi reali come gli OFET e gli OLED. Grazie alla loro sensibilità superficiale, sono impiegate spettroscopie fotoelettroniche a raggi X (XPS) e UV (UPS), rispettivamente per documentare lo stato chimico degli atomi all'interfaccia e per esaminare le variazioni nella banda di valenza consecutive alla crescita dello strato organico. I nostri risultati mostrano che l'adsorbimento delle molecole di BDT-COR sulla superficie dell'oro ha luogo senza frammentazione molecolare. La fotoemissione rivela una variazione nella funzione lavoro del substrato per i primi nanometri di spessore nominale depositati. Viene fornita una quantificazione della barriera energetica per l'iniezione dei trasportatori di carica all'interfaccia Au-BDT. Il calcolo della densità degli stati teorica è effettuato mediante la teoria del funzionale densità (DFT) ed è utilizzato per supportare l'assegnazione delle bande di energia negli spettri UPS. Sono formulate delle ipotesi riguardanti la morfologia di crescita dei layers, sulla base degli spettri XPS e della comparazione fra gli spettri UPS raccolti utilizzando radiazione s-polarizzata e p-polarizzata. Viene ipotizzata una disposizione planare delle molecole sul substrato, associata ad una progressiva distorsione delle stesse, documentata dall'esposizione verso l'esterno dei gruppi terminali C=O.
|
Abstract
A novel functionalized benzodithiophene (BDT-COR) is investigated as the building block for small molecules, vacuum-assembled organic semiconductors. The chemical stability is here enhanced by the side alcoxy-alkyl chains, which reduce the HOMO energy. A film of BDT-COR molecules on Au(111) is characterized by photoelectron spectroscopies; thin films are assembled under high vacuum conditions by molecular beam deposition at room temperature of the substrate in five nominal thicknesses. This mimics the metal-organic interface that occur in devices such as OFETs and OLEDs. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and UV photoelectron spectroscopy (UPS) are applied, thanks to their surface-specificity, respectively to probe the chemical state of the atoms at the interface and to examine the valence band modifications subsequent to the growth of the organic layer. Our results show that the adsorption of BDT-COR molecules on the gold surface is achieved and proceeds without molecular dissociation. A change in work function in the first few nanometers of nominal thickness is revealed by photoemission. The energy barrier for the charge carriers injection at the Au-BDT interface is measured. Density functional theory (DFT) calculations are performed to support the energy band assignement in UPS data. Assumptions regarding the growth morphology are formulated, on the basis of XPS spectra and by comparing UPS data obtained using s-polarized and p-polarized radiation. A flat-lying geometry is suggested, combined with a progressive bending of the molecules and the terminal C=O groups pointing outwards.
|
