Oberflächensensitive Untersuchungen zum Wachstum, zur Morphologie sowie zur Struktur und den elektronischen Eigenschaften von Molekülen für Organische Elektronik

Abstract

Pentacen ist eins der meist untersuchten organischen Moleküle, aufgrund seiner erfolgreichen Anwendung in organischen elektronischen Bauteilen. Substitution ist eine geeignete Methode, um die Eigenschaften dieses interessanten Materials zu verändern. Dadurch kann gezielt Einfluss auf die Dünnschichtbildung, die elektronische Struktur, sowie auf das Wachstum genommen werden, was von Bedeutung sein kann für die Herstellung von organisch elektronischen Bauteilen. In dieser Arbeit wurden drei substituierte Pentacene untersucht, welche sich durch ihren Fluorierungsgrad unterscheiden. Die in situ auf Gold präparierten Dünnschichtsysteme wurden mittels X-Ray und Ultravioletter Photoemissions (XPS, UPS) sowie Nahkanten Röntgenabsorptions-Spektroskopie (NEXAFS) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) untersucht. Alle drei Moleküle bilden auf den jeweiligen Substraten Nanorods aus. Die ausgeprägte Charakteristik in der Morphologie des Nadelwachstums kann auf die Templatwirkung der Substratgeometrie zurückgeführt werden. Des Weiteren wurden energieabhängige Photoemissionsexperimente durchgeführt. Dadurch konnten komplexe spektrale Merkmale aufgezeigt werden. Mittels einer detaillierten Peakfitanalyse konnte ein surface core level shift, bedingt durch die Anwesenheit der Fluorsubstituenten, als Ursache der beobachteten Phänomene aufgezeigt werden. Die Kombination der unterschiedlichen Methoden, sowie schichtdickenabhängiger Messungen half ein tiefes Verständnis der Grenzflächeneigenschaften zu entwickeln. Anhand dessen konnte nachgewiesen werden, dass alle drei Systeme physisorbiert sind und sich durch einen fingerprintartigen partiellen Ladungstransfer vom metallischen Substrat zum Molekül auszeichnen. Die schichtdickenabhängigen Messungen haben gezeigt, dass die besetzten Orbitale an der Grenzfläche nahezu keine Änderung erfahren, während bei den unbesetzten Orbitalen ausgeprägte Änderungen zu erkennen sind. Diese Ergebnisse konnten durch theoretische Rechnungen bekräftigt werden.