绝缘基底PTCDI-C5薄膜生长机理及表征方法研究

摘要

近年来，因为具有广阔的潜在应用价值，有机半导体薄膜器件受到广泛关注和研究。研究有机半导体薄膜生长机理、理解有机半导体薄膜生长规律，对改进薄膜制备工艺、提高薄膜质量具有重要意义，有助于制备高性能有机半导体器件。因此本文利用分子束外延方法，分别在氧化铝基底和云母基底上制备PTCDI-C5薄膜，同时利用差分反射光谱（DRS）、荧光光谱和大气环境下原子力显微镜（AFM）分别表征薄膜的吸收光谱、能级结构以及空气中表面形貌特征。通过三种方法配合使用，分析PTCDI-C5薄膜在两种绝缘基底上的生长规律。本文的主要内容如下：
　　1、系统阐述了有机半导体薄膜的制备方法以及薄膜表征技术的研究现状，提出利用DRS、荧光光谱和AFM三种表征技术配合使用形成一种分析方法，用于分析N型有机半导体材料PTCDI-C5在氧化铝基底和云母基底上的生长规律。
　　2、分析DRS及荧光光谱原理，依据超高真空腔机械结构及实际实验条件，设计DRS及荧光光谱光路结构，并选择合适光学器件，完成光学系统搭建。利用LabVIEW软件编写上位机控制程序，完成薄膜光谱数据的采集存储以及系统的仪器控制。
　　3、利用分子束外延方法，选择不同生长条件，分别在氧化铝基底和云母基底上制备PTCDI-C5薄膜，分别利用DRS进行原位实时检测、荧光光谱进行原位检测、AFM进行离线表征，获取薄膜光谱信息及大气环境下表面形貌信息。
　　4、依据PTCDI-C5薄膜生长过程中DRS谱图、荧光光谱以及大气环境下薄膜形貌信息，分析PTCDI-C5分子在氧化铝基底和云母基底上的生长规律。实验结果证明两种基底上PTCDI-C5薄膜生长属物理沉积过程，而且在薄膜生长初期，PTCDI-C5分子通过共面堆积的方式形成PTCDI-C5单分子层；氧化铝基底上PTCDI-C5膜厚的生长模式属于层状-岛状混合生长模式，当薄膜厚度超过3ML时，PTCDI-C5薄膜的生长模式由层状生长转变成岛状生长。同时依据荧光光谱和大气环境下薄膜形貌可知，当基底上PTCDI-C5薄膜覆盖率较低时，与空气接触会导致薄膜发生解浸润，晶体结构发生改变，形成分子聚合物。

目录

声明

第1章 绪论

1.1有机半导体材料概述

1.2常用绝缘基底概述

1.3有机薄膜制备方法简介

1.4有机薄膜表征技术简介

1.5课题的研究意义及研究内容

第2章 差分反射光谱与荧光光谱原理分析

2.1有机半导体薄膜生长动力学参数及特征

2.2有机半导体薄膜光谱种类

2.3差分反射光谱基本理论

2.4荧光光谱基本理论

2.5本章小结

第3章 有机半导体分子生长及表征系统

3.1系统整体介绍

3.2超高真空有机半导体分子生长系统

3.3差分反射光谱系统

3.4原位荧光光谱系统

3.5系统软件设计

3.6本章小结

第4章 PTCDI-C5薄膜表征及生长机理研究

4.1实验研究综述

4.2氧化铝基底实验研究

4.3云母基底实验研究

4.4本章小结

第5章 总结与展望

5.1本文主要工作

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢