xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

με 0.80 eV στη διεπιφάνεια CoPc/Au και 0.20 eV στη διεπιφάνεια CoPc/ΙΤΟ και εφόσον δεν παρατηρείται κάμψη των
ενεργειακών ζωνών του οργανικού οι μεταβολές του έργου εξόδου αντιπροσωπεύουν το μέγεθος του διπόλου που
σχηματίζεται στη διεπιφάνεια.
C1s Binding Energy (eV)
285,4
285,3
285,2
285,1
285,0
284,9
284,8
284,7
CoPc/Au
CoPc/ITO
High Binding Energy cut-off (eV)
5,2
5,0
4,8
4,6
4,4
4,2
CoPc/ITO
CoPc/Au
284,6
0 1 2 3 4 5
CoPc thickness (nm)
0 1 2 3 4 5 6 7
CoPc thickness (nm)
Σχήμα 1. Μεταβολή της ενέργειας σύνδεσης
της κορυφής XPS του C1s κατά τις διαδοχικές
αποθέσεις της CoPc πάνω σε Au και ITO.
Σχήμα 2. Μεταβολή του έργου εξόδου
κατά τον σχηματισμό των διεπιφανειών
CoPc/Au και CoPc/ITO.
Από τα φάσματα UPS προσδιορίστηκε επίσης η θέση του υψηλότερου κατειλημμένου μοριακού τροχιακού (HOMO) στο
υμένιο της CoPc πάχους ~5.0 nm, το οποίο βρέθηκε σε ενέργεια σύνδεσης 0.80 ±0.05 eV και στις δύο διεπιφάνειες, ενώ
υπολογίστηκε το φράγμα έγχυσης οπών (Φ bh ), το οποίο είναι ίσο με το HOMO, 0.80 ±0.05 eV και στις δύο διεπιφάνειες,
καθώς δεν συμβαίνει κάμψη των ενεργειακών ζωνών του οργανικού. Προσδιορίστηκε τέλος η ενέργεια ιονισμού (I) της
CoPc από τη σχέση, I= eΦ (CoPc) + HOMO cut-off = 5.20 ±0.05 eV, μέγεθος το οποίο έχει σταθερή τιμή για κάθε υλικό. Από
τον συνδυασμό των πειραματικών αποτελεσμάτων για τις διεπιφάνειες CoPc/Au και CoPc/ITO μπορούμε να σχεδιάσουμε το
διάγραμμα των ενεργειακών επιπέδων των δύο υλικών στις ετεροεπαφές (σχήμα 3).
Η ενεργειακή μετατόπιση στα επίπεδα καρδιάς του οργανικού υμενίου, η οποία παρατηρείται για πάχη μέχρι ~2.0
nm και στις δύο διεπιφάνειες έχει αντίθετη φορά. Στην περίπτωση του ΙΤΟ, παρατηρείται μεταβολή κατά +0.54 eV η οποία
αποδίδεται σε πιθανή μεταφορά φορτίου από το οργανικό υμένιο στο υπόστρωμα ή σε εμφάνιση φαινομένων αρχικής
κατάστασης λόγω ηλεκτρονιακής θωράκισης των σχηματιζόμενων οπών στο οργανικό μόριο από τα γειτονικά μόρια. Η
μικρή αύξηση του έργου εξόδου στα πρώτα στάδια των αποθέσεων οφείλεται είτε στη μεταφορά φορτίου προς το
υπόστρωμα η οποία μειώνεται με την αύξηση του πάχους του οργανικού υμενίου, είτε στην εξομάλυνση της τραχιάς
επιφάνειας του ΙΤΟ, λόγω της ιοντοβολής με αργό, από τα πρώτα αποτιθέμενα οργανικά μόρια. Στην περίπτωση του Au, η
αρχική μετατόπιση της ενέργειας σύνδεσης οφείλεται στη θωράκιση των οπών από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του χρυσού. Στα
πρώτα στάδια των αποθέσεων της CoPc συμβαίνει ανακατανομή του ηλεκτρονιακού νέφους στην επιφάνεια του μετάλλου
εξαιτίας της παρουσίας των μορίων του οργανικού υλικού, με αποτέλεσμα να «πιέζονται» τα άκρα του ηλεκτρονιακού
νέφους προς το μέταλλο συντελώντας σε θετική φόρτιση της επιφάνειας κοντά στο επίπεδο του κενού και επομένως στο
χαμήλωμα του επιπέδου κενού και στη μείωση του έργου εξόδου, σχηματίζοντας έτσι ένα επιφανειακό δίπολο.
Evac
eD = 0.80 eV
Evac
Evac
eD = +0.20 eV
Evac
eΦ(Au) = 5.20 eV
eΦ(CoPc) = 4.40 eV
I= 5.20 eV
eΦ(ITO) = 4.20 eV
I= 5.20 eV
eΦ(CoPc) = 4.40 eV
E F
E F
Φ bh = 0.80 eV
HOMO cutoff
Φ bh = 0.80 eV
HOMO cutoff
Au
CoPc
ITO
CoPc
Σχήμα 3. Σχηματική απεικόνιση των ενεργειακών διαγραμμάτων στις διεπιφάνειες CoPc/Au (αριστερά) και
CoPc/ITO (δεξιά).
Αναφορές
[1] Upward M.D., Beton P.H., Moriarty P., Surf. Sci. 441 (1999) 21.
[2] Takada M., Tada H., Chem. Phys. Lett. 392 (2004) 265.
[3] Abdel-Malik T.G., Abdel-Latif R.M., Thin Solid Films 305 (1997) 336.
[4] Scudiero L., Hipps K.W., Barlow Dan E., J. Phys. Chem. B 107 (2003) 2903.
[5] Höchst H., Goldmann A., Hüfner S., Malter H., Phys. Stat. Sol. (b) 76 (1976) 559.
[6] Peisert H., Knupfer M., Schwieger T., Fink J., Appl. Phys. Lett. 80/16 (2002) 2916.
13