有机金属导体的研究

通常,有机物是电绝缘体.但是,自从第一个电荷转移复合物——TTF-TCNQ 和导电高聚物——掺杂的聚乙炔分别于1973年和1978年诞生以来,一个新型的边缘学科——有机金属罕体在世界上出现了.这个领域的出现打破了人们对“有机物是绝缘体”的传统观念.有机金属导体可分为小分子电荷转移复合物和高分子量的导电聚合物.电荷转移复合物是电子施主(donor)和电子受主(accepter)经过部分电荷转移而形成的.这类有机固体具有特殊的分子和晶体结构.TTF-TCNQ 就是典型的具有金属性的电荷转移复合物.它的晶体结构是由电子受主 TCNQ和电子施主 TTF 各…     

生长在Cd(0001)和Bi(111)上的二氰基蒽分子薄膜的对比

分子与衬底之间的相互作用在有机薄膜的生长过程中起着非常重要的作用.对于金属衬底和半金属衬底来说,由于不同的电子结构,二者与分子薄膜之间的相互作用会有明显的差异.本文利用扫描隧道显微镜对比研究了二氰基蒽(DCA)分子在金属衬底Cd(0001)和半金属衬底Bi(111)上的薄膜生长.实验发现,在Cd(0001)衬底上,低温沉积的DCA薄膜表现出三维生长模式,而室温沉积的DCA薄膜表现出二维生长模式.特别是DCA分子单层具有斜方对称的4×(13)(¹/2)公度结构,表明DCA与Cd(0001)之间存在较强的相互作用.与此形成鲜明对比的是,在半金属Bi(111)衬底上,低温沉积的DCA薄膜表现出二维生长模式,在分子单层中有莫尔条纹出现,表明DCA单层是一种非公度结构, DCA与Bi(111)之间的相互作用较弱.通过上述的对比研究可以看出,衬底材料的电子结构和沉积温度均可影响DCA分子薄膜的结构和生长模式.     

苯并咪唑苝与金属Ag的界面电子结构研究

利用同步辐射光电子能谱实验技术考察了苯并咪唑苝(BZP)和Ag的界面形成过程与电子结构.单层覆盖度以下时，BZP分子与Ag有弱相互作用，在有机分子禁带中出现明显界面反应态，结合能位于0.9eV.单层铺满后，BZP分子呈现三维岛式生长，且与Ag的相互作用逐渐减弱，同时最高占据分子轨道由于终态效应逐渐向高结合能方向位移至体相结合能位置(2.3eV). Ag衬底上BZP分子的生长导致样品表面功函数减小，表明形成了表面偶极势(Δ=0.3eV)，且电子从有机分子向金属Ag偏移.最后，考察了BZP/Ag 关键词： 有机-金属界面 电子结构 光电子能谱 同步辐射     

{（Eu（PW11）2）m/PEI}多层纳米复合膜的制备和光谱表征

在科技竞争日益激烈的今天,功能性分子材料的设计和获得是科学界面临的主要挑战之一.多金属氧酸盐因其具有特定的结构和优越的光、电和磁等物理化学性质,已经成为构造新型功能材料的重要无机构筑块.借助于分子间弱的相互作用将多金属氧酸盐引入到纳米复合薄膜材料中,利用无机和有机组分的协同作用来诱导和产生新的功能特性,必定会给这种无机构筑块在材料科学中的应用创造更多的机会.静电沉积技术是制备有机一无机超薄膜的一种有效方法,人们已经成功地实现了各种无机材料的组装,它们在非线形光学、导电膜、电致发光器件和传感器等方面有着潜在的应用前景.利用层层自组装法(layer bylayer self assembly,LBL),制备出有序且稳定的多金属氧酸盐Eu(PW111)2的多层膜.应用紫外光谱研究其层层组装过程,观察到层层组装是一个均一过程.荧光光谱研究表明所制备的含稀土多金属氧酸盐阴离子的多层膜,通过调节膜的厚度、组成和结构,多层膜具有Eu3 的特征发射.这一结果为发光器件的发展提供了丰富的数据.     

半导体超薄层外延技术

分子束外延（ＭＢＥ），金属有机化学气相淀积（ＭＯ－ＣＶＤ），金属有机分子束外延（ＭＯ－ＭＢＥ）以及原子层和分子层外延（ＡＬＥ和ＭＬＥ）等超薄层外延技术，是随着集成电路向高密度集成，高工作速度和超小型化方向发展而形成的一种薄膜制备工艺，并在微电子学、低维物理和材料科学等领域中有着重要的应用．利用这种技术，可以制备各类超高速器件，光电器件及其集成电路．由这种工艺制备的优质超晶格结构为人们更加深入地从理论和实验上揭示二维电子体系的物理性质带来了极大便利，而且一维超晶格的实现也将有赖于超薄层外延生长技术．可以预期，用这种技术还可以制备由半导体、金属以及有机材料相结合的多类型、多组元的多层人工超薄材料。     

基于镁电子注入层的倒置磷光有机发光二极管

倒置有机发光二极管（Inverted organic light-emitting diodes,IOLEDs）因其结构容易与n型薄膜晶体管技术集成而得到了广泛研究。在IOLEDs研究中，为了使电子能从底阴极有效注入电子传输层，对各式各样的电子注入层结构进行了研究。本文制备并研究了采用超薄金属Mg作为电子注入层的高效率绿色磷光IOLEDs。研究发现超薄金属Mg薄膜具有优良的透光性；基于2 nm厚Mg电子注入层的IOLEDs具有最优的发光性能，其启亮电压、最大电流效率和外量子效率分别为3.06 V、46.5 cd/A和13.3%。     

利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管

金属纳米粒子的局域表面等离子体共振效应常被用于增强有机发光二极管中激子辐射强度,其增强效果与金属纳米粒子的共振波长、共振强度及其与激子之间的耦合密切相关.本文将具有较强局域表面等离子体共振效应的银纳米立方引入多层溶液加工白光有机发光二极管中提升器件性能.在传统的溶液加工有机发光二极管中,发光层主体一般具有较强的空穴传输性,因此激子主要在发光层/电子传输层界面附近复合.本文将银纳米立方掺入电子传输层中,使银纳米立方与激子之间产生充分的耦合作用,提高激子发光强度.对银纳米立方包裹二氧化硅外壳,一方面优化纳米立方与激子之间的距离,另一方面减小其对器件中电荷传输的影响.通过优化银纳米立方的浓度,多层溶液加工白光有机发光二极管的电流效率达到30.0 cd/A,是基础器件效率的2倍.另外,由于银纳米立方的等离子体共振光谱较宽,同时增强了白光中蓝光和黄光的强度,因此引入银纳米立方基本没有影响白光的色度.研究结果表明引入金属纳米粒子是提升多层溶液加工发光二极管性能的有效方法.     

金属导体中电子的惯性效应

1897年,J.Thomson从阴极射线实验中发现了电子[1],这是人们对自然界认识的第一颗基本粒子.近一世纪来,人们竞相对电子的质量、电量、形状大小及物质中电子的行为等等进行了很多的研究.对金属导体中电子惯性效应的研究仅仅是这许多研究中的一个方面,这一研究对于人们认识金属导体中电子的行为、电子的荷质比、物质结构等方面有极其重要的意义.一、Nichols对圆盘中电子惯性效应的研究 K.F.Nichols首先对金属导体中电子的惯性效应进行了研究.他设想一金属导体圆盘以恒定角速度绕过盘心且垂直于盘面的轴线转动,在惯性离心力的作用下,盘中电子…     

二氧化碳分子3σu轨道的电子动量谱测量

自从70年代实现（e,2e）电子动量谱测量以来,电子动量谱学获得了巨大的发展,成为探测物质结构的强有力的手段[1]。它可以分辨壳层来获得原子分子价壳层轨道的动量空间的电子密度分布,尤其是对低动量端的电子分布非常敏感。二氧化碳分子是一种典型的线性分子,对其结构的深入研究,具有相当的应用价值,尤其在环境保护领域。以前,CO2分子的电子动量谱曾被测量过三次[2-4],但由于能量分辨或动量分辨较低,研究结果不能令人满意。因此,用电子动量谱学的实验手段,进一步研究CO2分子,是非常有意义的。……     

有机分子隔离层对机械抛光金属银表面的罗丹明6G荧光增强效应的影响

采用物理吸附法,在机械抛光纯银表面引入对巯基苯胺(p-Amiothiophenol,PATP)分子充当隔离层,运用激光光谱学方法研究隔离层对位于银表面附近的罗丹明6G(Rh6G)分子的荧光增强效应影响。实验结果表明,未经PATP分子修饰的机械抛光金属衬底对Rh6G分子表现为猝灭效应,而经过PATP分子修饰后的银表面对Rh6G分子的荧光发射具有增强效应。根据局域表面等离子共振及辐射能量转移模型对实验观测所得结果进行了分析研究,结果表明,PATP有机分子隔离层的引入有效地减小了荧光分子与金属衬底之间的无辐射能量速率,提高了荧光辐射强度。     

金属电极对有机分子非弹性电子隧穿谱的影响

利用第一性原理计算金属电极下1,6-己二硫醇和1,4-二巯基苯分子结的非弹性电子隧穿谱,发现非弹性电子隧穿谱对金属电极的变化十分灵敏,并且非弹性电子隧穿谱的振动峰位置和强度与硫原子和金属电极表面的距离密切相关.结果表明电极材料和分子与金属成键的情况是影响分子结的非弹性电子输运的重要因素.理论分析进一步表明不同金属电极和有机分子的耦合能不同导致了谱峰强弱的调整.     

第一过渡金属酞菁分子的电子结构的第一性原理计算

对第一过渡金属酞菁化合物(Metal Phthalocyanine,MPc,M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni和Cu)的电子结构和基本物理化学性质进行了第一性原理计算.理论模拟出来的STM图像表现出亚分子结构,与已有的实验观察结果相当吻合,且跟金属原子的d电子组态明显有关.在小偏压条件下,第一过渡金属首尾端ScPc,NiPc和CuPc分子的中央金属离子在STM图像表现为空洞,其他所有金属酞菁分子的中央金属离子均为亮斑.同时还研究了ScPc和NiPc分子的STM图像与偏压的关系,当针尖偏压分别 关键词： STM图像模拟 金属酞菁 电子结构     

拓扑量子体系中的长波光电探测

拓扑绝缘体是一类体态绝缘而表面态具有金属特性的材料,它作为一种全新的量子物质,引起了人们对新型拓扑相的关注。寻找自然界中新的拓扑材料已经成为近十几年来凝聚态物理中的研究热点。继拓扑绝缘体之后,能带结构的拓扑分类又被扩展到了金属体系,出现了另一类具有特殊电子结构的拓扑材料,即拓扑半金属。     

基于电子动量谱学的正戊烷分子构象分析

本文对正戊烷(n-pentane)分子构象进行了理论研究,给出了不同构象分子价轨道的能级分布和电子动量分布,进而分析引入电子动量谱学(EMS)作为一种新的实验探测手段,把电子动量谱学推向有机分子构象研究领域.     

采用Li3N n型掺杂层作为电子注入层的OLED器件研究

 相对于传统的无机半导体材料,有机半导体材料特别是有机电子传输材料的载流子浓度和迁移率较低,从而影响了有机发光器件的亮度、效率等性能.为了提高有机发光器件器件性能必须增强电子注入和传输能力,对有机电子传输材料进行n型电学掺杂能够有效地提高电子的注入和传输能力.本文利用Li3N作为n型掺杂剂,以掺杂层Alq3∶Li3N作为电子注入层,有效地提高了有机发光器件器件的性能,在掺杂浓度为5%,掺杂层厚度为10 nm时器件性能表现为最优.Li3N在空气中稳定,并且在较低的温度和压强下能分解产生Li原子和氮气,避免了采用金属掺杂剂如Li、Cs等材料时易受空气中水分和氧气影响的缺点,有利于工艺处理.     

衬底对PTCDA薄膜结构与电荷输运特性的影响

在不同导电衬底(Au,Al和ITO)上制备了PTCDA薄膜,用XRD和AFM技术研究了PTCDA薄膜的结构和表面形貌。结果表明,薄膜中的大部分PTCDA分子平面与衬底不平行,这表明薄膜垂直方向的电流传导将以电子传输为主;在ITO和Au衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列规则,在薄膜垂直方向呈现出较好的电子传输性能;而在Al衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列无序,电子传输性能差。通过制备单层结构有机薄膜器件,研究了PTCDA薄膜垂直方向的电子迁移率。综合应用金属-有机界面的热电子发射理论和有机层体内空间电荷限制传导理论,并考虑电场强度对迁移率变化的影响,对ITO/PTCDA/Al器件的电流密度-电压曲线进行拟合,得到ITO衬底上生长的PTCDA薄膜在垂直方向随电场强度变化的电子迁移率数值。     

磁性隧道结自旋极化电子的隧穿特性

铁磁金属间通过中间层的自旋极化电子隧穿产生的磁性耦合,在自旋电子器件中有许多潜在的应用.考虑由一平面磁性势垒层隔开的两铁磁性金属电极构成的磁性隧道结,针对中间层形成的矩形势垒,在近自由电子模型的基础上,计算零偏压下的隧穿电导、自旋极化率和隧穿磁阻比率,分析势垒层特性、分子场强弱、分子场相对取向等对隧道结自旋极化电子隧穿特性的影响.计算结果对自旋电子器件的设计具有一定的指导意义.     

机械抛光铜金属表面对罗丹明的荧光增强效应

应用激光光谱学方法,研究了铜表面Rh6G分子的荧光增强效应对于金属衬底表面所形成的氧化层的依赖关系,探索了由于空气氧化而形成的氧化层在表面荧光增强效应中的重要意义和作用机理.实验采用罗丹明6G荧光探针分子,在532nm连续光激发下,研究机械抛光铜金属衬底在经历不同氧化时间,对吸附其表面的Rh6G分子的荧光增强效果.研究结果表明,适当控制金属样品表面的氧化时间,金属铜表面对若丹明分子的荧光发射表现出猝灭和增强效应.金属氧化层起到了隔离荧光分子与金属表面的作用,减弱了由于激发态荧光分子向金属转移非辐射能量和在金属表面诱导反向偶极子而产生的荧光猝灭效应,从而提高了纯金属铜表面荧光增强辐射行为.因此在微纳金属衬底的荧光增强效应研究中,采用适当的实验手段,精确控制隔离层间距,是表面增强光谱获取的重要途径之一.     

机械抛光铜金属表面对罗丹明的荧光增强效应

应用激光光谱学方法,研究了铜表面Rh6G分子的荧光增强效应对于金属衬底表面所形成的氧化层的依赖关系,探索了由于空气氧化而形成的氧化层在表面荧光增强效应中的重要意义和作用机理.实验采用罗丹明6G荧光探针分子,在532 nm连续光激发下,研究机械抛光铜金属衬底在经历不同氧化时间,对吸附其表面的Rh6G分子的荧光增强效果.研究结果表明,适当控制金属样品表面的氧化时间,金属铜表面对若丹明分子的荧光发射表现出猝灭和增强效应.金属氧化层起到了隔离荧光分子与金属表面的作用,减弱了由于激发态荧光分子向金属转移非辐射能量和在金属表面诱导反向偶极子而产生的荧光猝灭效应,从而提高了纯金属铜表面荧光增强辐射行为.因此在微纳金属衬底的荧光增强效应研究中,采用适当的实验手段,精确控制隔离层间距,是表面增强光谱获取的重要途径之一.     

金属超晶格的理论研究

近年来发展的层状金属或金属超晶格开始受到注意,实验发现了它们的一些有趣的性质,有的已经得到实际应用.本文试图对有关的理论工作作一评述. 一、电子和声子结构 金属超晶格是由交替堆垛的不同金属层组成.它有下列特点:尽管层的厚度可以达到原子的尺度,每一层中的原子仍能排列成规整点阵;层间的界面能达到相当清晰的程度;在与界面垂直的方向上存在相当严格的超晶格序.1.过渡金属超昌格的电子结构 我们建立了计算过渡金属超晶格电子结构的格林算子方法.以简单立方金属为例.在混合的Bloch-格点表象中将大块金属中电子的紧束缚近似(只计最近…