We report a method to achieve physical and electronic decoupling of organic molecules from a metal surface. Oxygen adsorbed on the Cu(100) surface immobilizes the surface electrons in the Cu-O covalent bonds. This results in electronic surface hardening and prevents charge transfer from the metal into perylene-tetracarboxylic dianhydride molecules subsequently deposited on this surface.

The adsorption geometry, namely the height and the site, of 3,4,9,10-perylene tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) on the Cu(100) surface was determined by the normal incidence x-ray standing wave (NIXSW) technique including triangulation. The two PTCDA molecules in the superstructure unit cell, which have perpendicular azimuthal orientation, are both located at bridge sites, the long molecular axis being parallel to the bridge. Carboxylic oxygen atoms and several atoms of the carbon backbone are located close to on-top positions. The vertical distortion motif of PTCDA on Cu(100) differs from that on the three low-index Ag surfaces, because significant downward displacement of the carboxylic oxygen atoms is lacking. In particular, the carbon backbone of PTCDA adsorbs closer to the surface than extrapolated from Ag data. This suggests a relative increase of the attractive interactions between the carbon backbone of PTCDA and the Cu(100) surface versus the attractive interactions on the carboxylic oxygen atoms.

viii Cu(111)-Substrat auf. Stärkere Wechselwirkungen an der Grenzfläche wurden nur dann gefunden, wenn die hBN-Schicht eine höhere Dichte an strukturellen Defekten aufwies. In diesen Fällen konnte die darunter liegende Cu(111)-Oberfläche die azimutale Orientierung der PTCDA-Domänen beeinflussen. Abschließend wurden die optischen Eigenschaften von PTCDA/hBN/Cu(111) gemessen und mit denen von PTCDA/Cu(111), wo die erste PTCDA-Lage die höheren PTCDA-Lagen von der Metalloberfläche entkoppelt, verglichen. Raman-Linien wurden für beide Systeme gemessen und mit denen von PTCDA auf anderen Substraten verglichen. Auf beiden Substraten, hBN/Cu(111) und Cu(111), wurde Fluoreszenz gemessen von Molekülen, die an Oberflächendefekten adsorbiert sind, und von Molekülen in höheren Lagen (ab der zweiten Lage auf hBN/Cu(111) und ab der dritten Lage auf Cu(111)). Die Fluoreszenz lag bei ˜18.450 cm −1 bzw. ˜18.150 cm −1 . Nur auf hBN/Cu(111) wurde Fluoreszenz von geordneten Molekülen in der ersten Lage bei ˜18.300 cm −1 gemessen. Allerdings ist die Fluoreszenzintensität von PTCDA auf hBN/Cu(111) klein und die Lebenszeiten der angeregten Zustände liegt bei nur (1, 6 − 4, 4) • 10 −14 s. Diese Untersuchungen zeigten, dass eine einzelne hBN-Schicht nur zu einem gewissen Grad in der Lage ist, das PTCDA-Molekül von einer Cu(111)-Oberfläche zu entkoppeln. Einerseits ähnelt das PTCDA-Molekül auf hBN/Cu(111) PTCDA-Molekülen in der Gasphase stärker als solchen, die auf einer Metalloberfläche adsorbiert sind. Andererseits wird das PTCDA-Molekül durch die hBN-Schicht nicht ausreichend entkoppelt, um eine Auslöschung einer elektronischen Anregung zu verhindern. Trotz einer Reduktion der Ladungsübertragung zwischen den Schichten sind die Fluoreszenz-Intensitäten und die Quantenausbeute gering.

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