苝四甲酸二酐納米結(jié)構(gòu)的制備、表征及光學(xué)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，由于在材料合成、性能調(diào)控和器件加工等方面的優(yōu)勢(shì)，有機(jī)半導(dǎo)體納米材料在構(gòu)筑具有高柔韌性、大面積、低能耗等優(yōu)勢(shì)的發(fā)光二極管(LED)、太陽(yáng)能電池(SC)、傳感器以及光波導(dǎo)(OW)等光電器件中起著十分重要的作用。在眾多有機(jī)半導(dǎo)體材料中，擁有π電子共軛體系、易功能化、熱穩(wěn)定及化學(xué)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)的有機(jī)共軛小分子最引人關(guān)注。尤其是由其分子組裝的納米單體，擁有完美的分子取向、高遷移率以及內(nèi)在的電荷傳輸?shù)泉?dú)特的性質(zhì);通過(guò)準(zhǔn)確調(diào)控這些納米單體的微

2、觀(guān)結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到優(yōu)化器件性能的目的。因此，研究有機(jī)單晶納米材料的合成及其性能的調(diào)變，對(duì)設(shè)計(jì)和優(yōu)化器件有重要的指導(dǎo)意義。
　　本論文在超高真空分子束外延系統(tǒng)(MBE)中，利用有機(jī)分子束沉積(OMBD)方法，分別以多孔氧化鋁模板(AAO)和玻璃為襯底調(diào)變出不同形貌的花四甲酸二酐(PTCDA)的結(jié)晶薄膜和單晶結(jié)構(gòu)。利用掃描電鏡，掃描透射電鏡和高分辨透射電子顯微(SEM/STEM/TEM)，大功率的X-射線(xiàn)衍射儀(XRD)，紫外-可見(jiàn)近紅

3、外吸收(UV-vis)和光致發(fā)光(PL)等技術(shù)系統(tǒng)地研究了所制備的納米結(jié)構(gòu)和薄膜的表面形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的光學(xué)性能。取得如下結(jié)果:
　　1.模板表面曲率和基底溫度（Ts）決定了以AAO作為基底生成的納米結(jié)構(gòu)的形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明孔的直徑越大，即模板表面曲率越小，PTCDA分子越不容易成核，晶核數(shù)量就越少，不利于納米結(jié)構(gòu)的生成。當(dāng)選擇孔徑較小的AAO作為襯底，且襯底溫度穩(wěn)定在380℃時(shí)，襯底表面生成了納米線(xiàn);當(dāng)Ts降低到325℃時(shí)

4、，生成了PTCDA納米棒;隨著Ts降低到50℃時(shí)得到厚度均一的連續(xù)薄膜。
　　2.在玻璃基底上制備的PTCDA納米結(jié)構(gòu)的SEM結(jié)果表明Ts是影響納米結(jié)構(gòu)的形貌和結(jié)構(gòu)的重要因素。當(dāng)Ts從50增加到350℃，制備出不同形貌的PTCDA納米結(jié)構(gòu)，即低溫區(qū)生成納米顆粒薄膜，中間溫區(qū)生成納米棒，高溫區(qū)生成納米線(xiàn)和納米片。基于VS的氣態(tài)分子自組裝(vapor-solid)機(jī)理來(lái)解釋了PTCDA納米棒和納米線(xiàn)的形成機(jī)制。
　　3.選區(qū)電子