Spektroskopische Untersuchung reaktiver Acene auf einkristallinen Metalloberflächen und Photocyclisierung von Bor-Stickstoff-Verbindungen

Abstract

Motiviert durch die erfolgreiche Anwendung von Pentacen als organisches Halbleitermaterial beschäftigt sich diese Arbeit mit den Oberflächeneigenschaften der beiden nächstgrößeren Acenen, Hexacen und Heptacen. Im Anschluss an eine mehrstufige Molekülsynthese wurden im Ultrahochvakuum definierte Schichten auf Au(110) und Cu(110)-O(2x1) hergestellt. Die elektronischen Eigenschaften sowie die molekulare Orientierung von Monolagen bis mehreren Nanometern wurden mittels Photoelektronenspektroskopie (XPS und UPS) sowie Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) untersucht.

Hexacen auf Au(110) zeigte insgesamt eine starke Ähnlichkeit zu Pentacen auf Au-Substraten. Die gemessenen Zustandsdichten im Valenzband von nanometerdicken Molekülfilmen stimmten im Bereich niedriger Bindungsenergien mit DFT berechneten Werten sehr gut überein und es ließen sich die drei am höchsten besetzten Molekülorbitale HOMO, HOMO-1 und HOMO-2 zuordnen. Gut aufgelöste Resonanzstrukturen in XAS Messungen konnten ebenfalls als Übergänge in die beiden am niedrigsten unbesetzten Molekülorbitale LUMO und LUMO+1 interpretiert werden. Ultradünne Schichten aus wenigen Monolagen zeigten eine Wechselwirkung zwischen Hexacen und Au(110) an der Grenzfläche. Zusätzlich wurde bei Hexacen auf Cu(110)-p(2x1)O ein hochgeordnetes Schichtwachstum beobachtet mit Ausrichtung der Moleküle parallel zu den Sauerstoffreihen des Substrats.

Deutliche Differenzen zu Hexacen und Pentacen ergaben hingegen die Oberflächenexperimente von Heptacen auf Au(110). Insbesondere bei Multilagenfilmen mit einer Schichtdicke von mehreren Nanometern zeigten sich in den PES und XAS Spektren Unterschiede im Vergleich zu Hexacen und Pentacen. Zudem wurden in IR-Spektren der Heptacenfilme auf Au(110) neue intensive Signale detektiert, die auf eine mögliche Reaktion der Moleküle im Festkörper hindeuten.