Beynor Antonio Paez Sierra

Raman-Spektroskopie an metallische/organische/anorganische Heterostrukturen und Pentacen-basierten OFETs

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Kurzfassung in Deutsch

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Wechselwirkung von Indium (In) und Magnesium (Mg) als Topelektroden auf zwei Perylen-Derivativen, 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäure Dianhydrid (PTCDA) und Dimethyl-3,4,9,10-
Perylentetracarbonsäure Diimid (DiMe-PTCDI) untersucht. Die Metal/organische Schichten wurden auf S-passivierten GaAs(100):2x1-Substraten hergestellt und unter Ultrahochvakuum (UHV)-Bedingungens aufgedampft. Als
Hauptcharakterisierungsmethode wird die Raman-Spektroskopie eingesetzt, die eine nicht-destruktive Methode ist,und auch in situ Untersuchungen des Wachstumsprozesses ermöglicht. Die experimentell Ergebnisse haben gezeigt,
dass alle aufgedampft Metallen auf die organische Schichten von PTCDA und DiMe-PTCDI eine Verstärkung des
aktive Raman Signals von interne Schwingungsmoden fördern, begleitet durch die Aktivierung von normalerweise
Infrarotaktivemoden. Diesem Phänomen als Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) genannt ist.
Das Mg Wachstum auf beiden Molekularstrukturen wurde durch die viel niedrigere Diffusion des Metalls
in die organischen Molekülen im Vergleich zum Indium, es war durch die Bewahrung des von externe molekulare
Schwingungsmoden nach das Metallswachstum, und in ersten Mal in einem Ramanexperiment beobachtet. Die
PTCDA/Mg Strukturen formen sich durch zwei Stufen des Metallwachstum, die erste gehört zu einer neuen
molekularen Struktur für eine Mg Schicht dünner als 2.8 nm, wo das PTCDA Molekühl des Sauerstoff-Atoms von die
dianhydride Gruppe verliert. Die zweite gehört zu das SERS Spektrum von die vorherige Struktur. Im Fall von
Mg/DiMe-PTCDI Heterostrukturen, den Molekühl wird gut bewahrt, wo die Raman Verschiebung an der diimide
Gruppe wird nicht modifiziert. Auch von dieser Struktur eine interessante Eigenschaft wurde durch die Kopplung
zwischen diskret Moleküleigenschwingungen am 221 cm^-1, 1291 cm^-1 und 1606 cm^-1 des organischen Materials
und den elektronischen Kontinuum-Zuständen des Mg-Metallkontakts. Ihre entsprechenden Energieliniengestalten
werden gut durch die Breit-Wigner-Fano-Funktion beschrieben.

Die Untersuchungen auf dem vorherigen Heterostrukturen half, die Kanalbildung von Pentacen-basierten organische
Feldeffekt-Transistoren (OFETs) experimentell zu analysieren, und in ersten Mal in einem Ramanexperiment
durchgeführt. Der organische Kanal war gebildet durch die organische Molekularstrahldeposition (OMBD) unter
UHV-Bedingungens der Pentacen Moleküle, und es war mit eine Evaporationsrate von ca. 0.65 Å/min aufgedampft.
Nach jede Aufdampfung von ca. 0.1 nm des organische Moleküle, den Strom und den Ramansignal in den Kanal
wurden in situ gemessen. Die minimale nominelle Dicke des organischen Materials erforderlich für den effizienten
Ladungstransport durch den OFET Kanal wurde um ungefähr 1.5 nm nomineller Einschluss oder 1.1 Monolagen (ML)
zu sein. Eigenschaften der ersten Monolagen werden gut im Vergleich mit dickeren Schichten definiert, wo die 1.1 ML
eine gestrecktes Natur wegen seines direkten Kontakts mit dem Gate-Isolator präsentieren. Es wurde gefunden, dass
der leitende organische Kanal bzw. -organische erhöhende Schicht (OBL)- eine Druckdeformierung hat. Dieses
Phänomen durch die rote Verschiebung der Ramanbanden beobachtet war. Das Ausgangskennlinienfeld des OFETs
wurden nach die letzte aufgedampft organische Schicht gemessen. Es wurde gefunden, dass der Drain-Strom einem
Relaxationsprozesse mit zwei Zeitkonstanten hat, wo eine in der Ordnung von 10¹ min ist und die zweite unter 10²
min. Ein ähnliches Experiment mit der Beleuchtung des Kanals mit einer 676.4 nm Laserquelle, es erhöht der Drain-
Strom und lässt ummodifiziert die Zeitkonstanten. In der Ergänzung, die OFET-Strukturen waren ex situ durch
Landungstransientspektroskopie (QTS) unstersucht. Die QTS Spektren zeigten positive und negative Banden zum
Gesamtsignal der relaxierte Ladung in Bezug auf die einzigartige Biaspulsepolarität. Wir haben dieses Phänomen als
,,anomales Verhalten des QTS-Signals“ genannt, und in ersten Mal in einem QTS-Experiment beobachtet. Bei
Wiederholung der QTS-Messung innerhalb ca. 100 min, die QTS-Spektre eine langsame Relaxationsprozesse von
Störstellen am 5 μs in bereich ca. 63 min < 10^2 min hat. Die Einfangsquerschnitten sind Zeitabhängig, es bedeutet,
dass die Störstellendichte nicht Konstant im Lauf der Betriebs des OFET bleibt. Dafür des Drain-Strom verändert sich
und die Beweglichkeit unabhängige des elektrisches Feld ist. Experimentell Untersuchungen auf dem OFETs mit der
Kombination der Ramanspektroskopie und elektrischen Felder zeigten eine Erhöhung des Ramanseinfangsquerschnitt
in endliche Bereich als die chemische SERS-Verstärkung von In bzw. Mg auf die Perylen-Derivativen PTCDA und
DiMe-PTCDI. Nach den Ausschaltung des elektrisches Felds den Ramansignal des Pentacen-basierten OFET eine
Relaxationsprozesse mit Zeitkonstant von ca. 94 min hat. Deshalb ist die Summe von Störstellensdichte wegen dieser
am organische/anorganische Grenze plus dieser dass die elektrisches Felds am die organische Halbleiter induziert.

weitere Metadaten

alternativer Titel
(Englisch)
Raman Spectroscopy of Metal/Organic/Inorganic Heterostructures and Pentacene-Based OFETs
Schlagwörter
Dipolen
Schlagwörter
Grenzflächen
Schlagwörter
HOMO
Schlagwörter
LUMO
Schlagwörter
OFET
Schlagwörter
OLEDs
Schlagwörter
Pentacene
Schlagwörter
QTS
Schlagwörter
Raman
Schlagwörter
SERS
Schlagwörter
Sensoren
Schlagwörter
Störstellen
Schlagwörter
Transistoren
Schlagwörter
dipoles
Schlagwörter
interface
Schlagwörter
organic electronics
Schlagwörter
organic semiconductors
Schlagwörter
organische Elektronik
Schlagwörter
organische Halbleiter
Schlagwörter
sensors
Schlagwörter
transistors
Schlagwörter
traps
SWD SchlagworteDLTS
SWD SchlagworteOberflächenverstärkter Raman-Effekt
SWD SchlagwortePentacen
DDC Klassifikation530
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
BetreuerProf. Dr. Dr. h.c. Dietrich R. T. Zahn
GutachterProf. Dr. Dr. h.c. Dietrich R. T. Zahn
Prof. Dr. Veit Wagner
Prof. Dr. Michael Hietschold
DokumententypDissertation
SpracheEnglisch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)06.03.2007
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung20.12.2007
Veröffentlichungsdatum (online)06.08.2008
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-200801156

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