Unoccupied Electronic States at the Interface of Oligo(phenylene-vinylene) Films with Oxidized Silicon

Abstract

Ultrathin films of trioligo(phenylene-vinylene) and of dinitro-substituted trioligo(phenylene-vinylene) end terminated by dibutyl-thiole were thermally deposited in an ultrahigh vacuum (UHV) on an oxidized silicon substrate (SiO 2 )n-Si. The surface work function and the density of the unoccupied electron states (DOUS) located 5−20 eV above the Fermi level (E F ) were studied during the film deposition using the very low energy electron diffraction (VLEED) method and the total current spectroscopy (TCS) measurement scheme. The electronic structure typical for the organic films studied was formed, while the organic deposit thickness increased up to 5−6 nm. The DOUS peak structure of the organic films studied obtained from the TCS results showed good correspondence to the DOUS peaks obtained from the density functional theory (DFT) calculations. The calculations were made for the model oligo(phenylene-vinylene) films where the neighboring molecules had relatively weak interaction, which is also characteristic of the disordered films studied experimentally. The comparison of the DOUS spectra of the unsubstituted film and of the dinitro-substituted film showed that the substitution had a minor effect on the DOUS for the energies higher than 10 eV above E F , while in the energy range from 5 to 10 eV above E F a significant difference between DOUS of the two films studied was observed. The 0.3 and 0.7 eV increase of the surface work function values was observed during the formation of the unsubstituted trioligo(phenylene-vinylene) and of the dinitro-substituted trioligo(phenylene-vinylene) deposits on the substrate surface, respectively. The interfacial charge transfer was characterized by the formation of the 2 nm thick polarization layer in the organic films and by the negative charge transfer to the organic layer from the (SiO 2 )n-Si substrate.

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

“…Контроль толщины и измерения электронной структуры зоны про-водимости исследованных пленок производили методом СПТ, согласно которому параллельный пучок электро-нов площадью 0.2−0.4 mm 2 направляется по нормали к исследуемой поверхности, и регистрируется производ-ная по энергии от полного тока S(E), проходящего через образец, как функция энергии падающих электронов, которую варьируют в пределах от 0 до 25 eV [9,10]. Инструментально СПТ реализована с использованием стандартного анализатора дифракции медленных элек-тронов.…”

“…А в области от 13 до 17 eV наблюдаются различия в DOUS, на которые указывает сдвиг максимума относительно со-ответствующего ему максимума C 4 в сторону меньших значений энергии электрона. Влияние заместителей на DOUS пленок малых сопряженных органических мо-лекул в виде относительного сдвига π * -максимумов и незначительной перестройки σ * -максимумов наблюда-лось нами ранее при исследованиях пленок фталоци-анинов меди и олигомеров фенилен-винилена [10,30]. Согласно литературным данным [28,31] стабилизацию π * -максимумов можно связать с переносом электронной плотности из сопряженного остова органической моле-кулы в направлении периферийных замещающих групп.…”

“…Одним из экспериментальных подходов к изуче-нию плотности незаполненных электронных состоя-ний (DOUS) является методика спектроскопии полного тока (СПТ) [9,10], в которой используется тестиру-ющий пучок низкоэнергетических электронов и про-изводится регистрация интегрального тока вторичных электронов. Одновременный теоретический анализ с использованием результатов ab initio расчетов позво-ляет определить природу обнаруженных максимумов DOUS.…”

Незаполненные Электронные Состояния И Формирование Интерфейса Между Пленками Диметил Замещенных Тиофен- Фенилен Соолигомеров И Поверхностью Окисленного Кремния

“…При ис-пользовании метода ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии (UPS) для пленок некоторых ТФСО была установлена структура электронных состояний валентной энергетической зоны и установлены значения электронной работы выхода, например, изменяющейся от 4.0 до 4.3 eV при допировании p-типа пленки мо-лекул 1,4-bis(5-phenylthiophen-2-yl)benzene [6,7,15]. Од-ним из экспериментальных подходов к изучению плот-ности незаполненных электронных состояний (DOUS) является методика спектроскопии полного тока (СПТ), позволяющая проводить исследования энергетических состояний в зоне проводимости посредством тестиру-ющего пучка медленных электронов и непосредствен-но устанавливать значения работы выхода исследуе-мой поверхности в процессе осаждения органического слоя на подложку [16,17]. СПТ результаты по ис-следованию незаполненных электронных состояний со-пряженных органических материалов достаточно хоро-шо соответствуют результатам, полученным другими электронно-спектроскопическими методами, такими как спектроскопия электронного захвата (electron attachment spectroscopy) и спектроскопия края поглощения рентге-новских лучей (NEXAFS) [18][19][20].…”

Атомный Состав И Стабильность Монослоев Ленгмюра-Блоджетт На Основе Силоксанового Димера Кватертиофена На Поверхности Поликристаллического Золота

“…Методы электронной спектроскопии позволяют непосредственно установить атомный состав и электронную структуру поверхностей, модифицированных тонкими и сверхтонкими органиче-скими покрытиями [12][13][14][15][16]. Вместе с этим электрон-но-спектроскопические методы дают возможность оце-нить степень загрязнения органических пленок углерод-и кислородсодержащими адсорбатами из атмосферы, а также характеристики стабильности органических по-крытий при нагреве, воздействии электронным или ион-ным пучком [17][18][19][20]. В настоящей работе приведены результаты исследования атомного состава монослоев Ленгмюра−Блоджетт на основе силоксанового димера кватертиофена на поверхности термически напыленно-го золота и диоксида кремния методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).…”