Density of the unoccupied electronic states of the ultrathin films of the aziridinylphenylpyrrol substituted fullerene

The results of the study of the formation of unoccupied electronic states and of the interface potential barrier during thermal deposition of tetracyanoquinodimethane (TCNQ) films, up to 7 nm thick, on the (SiO2)n-Si surface are presented. The electronic properties of the surface under study were determined using the total current spectroscopy (TCS) technique and as testing electron beam with energies in the range from 5 eV to 20 eV above the Fermi level. The formation of a potential barrier in the (SiO2)n-Si / TCNQ structure was accompanied by an increase in the surface work function from 4.2 ± 0.1 eV to 4.7 ± 0.1 eV. Based on the results of TCS experiments, the DOUS function of the studied TCNQ film is constructed. To analyze the experimental DOUS, the orbital energies of the studied TCNQ molecules were calculated using the density functional theory (DFT) method at the B3LYP/6-31G(d) level, which was followed by the correction procedure and by the allowance for the condensed phase polarization energy. DOUS of the TCNQ films has four main maxima in the energy range studied. The DOUS maximum at an energy of 7.0 eV above EF is mainly formed by pi* orbitals. Three DOUS maxima located in the energy range from 8.0 eV to 20 eV above EF are formed by approximately the same number of pi* and sigma* type orbitals.

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Прохождение Низкоэнергетических Электронов И Плотность Незаполненных Состояний Сверхтонких Слоев TCNQ На Поверхности Окисленного Кремния

Комолов¹,

Лазнева²,

Герасимова³

et al. 2020

“…В результате этой процедуры получают скорректированные значения энергий орбиталей (scaled virtual orbital energies, SVOE). В случае π * -молекулярных орбиталей применяют выражение SVOE = (VOE + 1.14)/1.24, а в случае σ * -орбиталейвыражение SVOE = (VOE + 0.97)/0.79 [31,32,34].…”

Section: экспериментunclassified

“…Экспериментальные ТССПТ можно использовать в качестве основы для построения зависимостей плотности незаполненных электронных состояний в зоне проводимости (DOUS). Как было показано в ряде работ, структура максимумов DOUS соответствует структуре максимумов ТССПТ и может быть построена в виде производной зависимости S(E) с обратным знаком: [24,28,34]. В случае исследованных пленок NTCDA и NDCA для построения экспериментальной DOUS использовали зависимости ТССПТ, представленные на рис.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Плотность Электронных Состояний В Зоне Проводимости Сверхтонких Пленок Дикарбоксильно Замещенного И Тетракарбоксильно Замещенного Нафталина На Поверхности Окисленного Кремния

Komolov¹,

Lazneva²,

Gerasimova³

et al. 2018

Приведены результаты исследования электронной структуры зоны проводимости пленок дикарбоксильно замещенного нафталина (NDCA) в процессе их осаждения на поверхность окисленного кремния методом спектроскопии полного тока (СПТ) в энергетическом диапазоне от 5 до 20 eV выше уровня Ферми. На основе результатов СПТ экспериментов и теоретических расчетов установлено энергетическое положение основных максимумов плотности незаполненных электронных состояний (DOUS) пленки NDCA и проведено сравнение с положением максимумов DOUS пленки тетракарбоксильно замещенного нафталина (NTCDA). Теоретический анализ включал в себя расчет энергий и пространственного распределения орбиталей исследованных молекул методом теории функционала плотности (DFT) на уровне B3LYP/6-31G(d) и последующую корректировку рассчитанных значений энергий орбиталей по методу, зарекомендовавшему себя ранее при исследованиях зоны проводимости пленок малых сопряженных органических молекул. В исследованном диапазоне энергий от 5 до 20 eV выше уровня Ферми максимумы DOUS пленки NTCDA сдвинуты в сторону меньших энергий электрона на 1−2 eV относительно соответствующих максимумов DOUS пленки NDCA. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ (15-29-05786, 18-03-00020). В работе использовали оборудование научного парка СПбГУ " Методы анализа состава вещества" и " Диагностика функциональных материалов для медицины, фармокологии и наноэлектроники". Авторы благодарят ООО " ЭФА медика" и генерального директора Артемова В.В. за предоставление ксенонового осветительного оборудования.

“…Для дальнейшего анализа использовали от-масштабированные значения энергий орбиталей (scaled virtual orbital energies, SVOE). Для масштабирования π * -молекулярных орбиталей использовали выражение SVOE = (VOE + 1.14)/1.24, а для σ * -орбиталей -вы-ражение SVOE = (VOE + 0.97)/0.79 [20,22,24].…”

Section: эксперимент и метод расчетаunclassified

“…При этом энергетическое положение σ * -максимума, образовавшегося в результате стабилиза-ции, оказывалось даже ниже, чем у максимума π * [28]. Смешанные, π * -и σ * -, энергетические области при энергиях около 10 eV выше E F шириной в несколько eV были обнаружены нами в зависимостях DOUS пленок фталоцианинов меди и замещенных фуллеренов [24,30].…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Плотность Незаполненных Электронных Состояний Осажденных В Вакууме Пленок Диоктил-Замещенного И Дифенил-Замещенного Перилен-Дикарбоксимида

Комолов¹,

Лазнева²,

Герасимова³

et al. 2017

Приведены результаты исследования плотности незаполненных электронных состояний в энергетическом диапазоне от 5 до 20 eV выше энергии Ферми (EF) в сверхтонких пленках диоктил-замещенного и дифенил-замещенного перилен-дикарбоксимида. Экспериментальные результаты получены путем регистрации тока вторичных низкоэнергетических электронов с использованием методики спектроскопии полного тока. Теоретический анализ включал в себя расчет энергий и пространственного распределения орбиталей иссле-дованных молекул методом теории функционала плотности и последующее масштабирование рассчитанных значений энергий орбиталей согласно процедуре, хорошо зарекомендовавшей себя ранее при исследованиях малых сопряженных органических молекул. Обнаружено, что для обоих видов исследованных пленок при энергиях ниже 8 eV над EF расположены по два основных максимума плотности незаполненных электронных состояний, образованных преимущественно π * -орбиталями молекул. Более высоколежащие максимумы имеют преимущественно σ * характер. Проведен анализ влияния диоктил-и дифенил-замещающих групп на плотность незаполненных электронных состояний при сравнении результатов для исследованных видов пленок. В случае π * -максимумов наблюдается относительный сдвиг, около 1 eV, по энергии. В области σ * -электронных состояний наблюдается незначительная перестройка структуры максимумов.Работа выполнена при поддержке научного гранта СПбГУ 11.38.219.2014, РФФИ (14-03-00087 и 15-29-05786).