Adsorption geometry of π-conjugated organic molecules on metal surfaces studied with the X-ray standing wave technique

Abstract

Elektronische Anwendungen basierend auf organischen halbleitenden Molekülen gelten als besonders vielversprechend, da beispielsweise organische lichtemittierende Dioden (OLEDs), organische Feldeffekttransistoren (OFETs) oder organische Photovoltaikzellen (OPV) auf flexiblen Materialien hergestellt werden können.

Für derartige Anwendungen muss der auf π-konjugierten Kohlenwasserstoffmolekülen basierende organische Halbleiter mit Elektroden versehen werden. Dafür werden häufig Metalle wie Kupfer, Silber oder Gold verwendet. Hierbei entsteht die Grenzfläche zwischen Metall und organischem Molekül, an welcher Ladungsträger ausgetauscht werden. Die vielfältigen und sich gegenseitig beeinflussenden Effekte, die an dieser Grenzfläche auftreten und den Ladungstransport beein-flussen können, hängen häufig mit der Geometrie und dem Abstand der Moleküle zur Metallober-fläche zusammen. Die Technik der stehenden Röntgenwellen (engl.: X-ray standing waves, XSW) misst mit bisher unerreichter Genauigkeit den mittleren Abstand der Moleküle in der ersten Lage zur Oberfläche eines Einkristalls. Des weiteren lassen sich mit dieser Technik Verbiegungen eines Moleküls feststellen, die erst durch Adsorption auf einer Metalloberfläche entstanden sind.

In dieser Arbeit wurde mittels der XSW-Technik der Adsorptionsabstand und die Geometrie verschiedener Moleküle auf Cu(111), Ag(111) und/oder Au(111) Einkristallen bestimmt. Im Detail wurde dabei untersucht, wie der Abstand der Moleküle vom Substrat, von der Temperatur, der Flächendichte der Moleküle in direktem Kontakt zum Substrat und von chemischen Variationen der Moleküle abhängt. Dabei wurde beobachtet, dass – neben der Wahl des Substratmaterials – besonders durch Modifikation der Moleküle der Abstand zwischen Molekül und Metall beeinflusst werden kann.