2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩(C8-BTBT)与MoS_2界面的能级匹配与薄膜生长

结合紫外光电子能谱(UPS)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等实验手段系统研究了C8-BTBT沉积在层状Mo S2基底上的界面能级匹配、薄膜生长和分子取向。研究发现C8-BTBT分子竖直生长在Mo S2上,生长过程中界面的真空能级(VL)、最高占据态轨道(HOMO)和电离能(IP)都出现了非常规的弯曲现象。这种能级弯曲行为可归因于直立分子从界面相到体相的转变过程中,其分子倾斜角(θ)存在一定的渐变,这种渐变会在沿表面法线方向诱导出一系列的层间电偶极,最终导致能级的弯曲。同时θ的变化也会改变薄膜的表面极化强度,引起IP的逐渐减小。能级的弯曲在界面处形成类P-N结的效应会对C8-BTBT基电子器件的性能有很大的影响。     

2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩/Ni(100)的界面能级结构随薄膜厚度的演化

利用紫外光电子能谱、X射线光电子能谱以及原子力显微镜系统研究了2,7-二辛基[1] 苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩(C8-BTBT)生长在单晶Ni(100)上的能级结构随着薄膜厚度的演化以及薄膜的生长方式. 发现第一层C8-BTBT平躺生长且与Ni基底发生了化学吸附反应. 从第二层起分子直立生长且呈现岛状生长模式. 这种平躺至直立的分子取向转变, 导致薄膜的能级结构在第一层与第二层间发生阶梯式的变化, 真空能级与最高占据能级同步下降. 此后能带结构随着薄膜厚度的增加逐渐向下弯曲, 功函数随着膜厚的增加而减小. 同时还发现由于直立生长的C8-BTBT其层间电导率较差导致实验中的能级未能收敛. 实验结果提示对基于Ni和C8-BTBT的自旋器件需要插入缓冲层并尽可能减少C8-BTBT的层数.     

酞菁铜与MoS_2(0001)范德瓦耳斯异质结研究

利用光电子能谱、原子力显微镜以及低能电子衍射等表面研究手段系统研究了真空沉积生长的酞菁铜薄膜与衬底MoS2(0001)之间的范德瓦耳斯异质结界面电子结构和几何结构.角分辨光电子能谱清楚地再现了MoS2(0001)衬底在Γ点附近的能带结构.低能电子衍射结果表明,CuPc薄膜在MoS2(0001)表面沿着衬底表面[11ˉ20],[1ˉ210]和[ˉ2110]三个晶向有序生长,反映了衬底对CuPc的影响.原子力显微镜结果表明,CuPc在MoS2衬底上遵循层状-岛状生长模式:在低生长厚度下(单层薄膜厚度约为0.3 nm),CuPc分子平面平行于MoS2表面上形成均匀连续的薄膜;在较高的沉积厚度下,CuPc沿衬底晶向形成棒状晶粒,表现出明显的各向异性.光电子能谱显示界面偶极层为0.07 eV,而且能谱在膜厚1.2 nm饱和,揭示了酞菁铜与MoS2(0001)范德瓦耳斯异质结的能级结构.