Conductive Atomic Force Microscopy Investigations of Organic Thin Films

Dünne organische Schichten gewinnen im Bereich der Elektronik einen immer breiteren Raum für Anwendungen. Bereits realisierte Anwendungen sind beispielsweise organische Leuchtdioden (OLEDs) sowie dielektrische Schichten in organischen Feld‑Effekt‑Transistoren. Speziell die Oberflächenbeschaffenheit und die lokalen elektrischen Eigenschaften der organischen Dünnschichten sind von Bedeutung für ihre Funktionalität. In dieser Arbeit wurden dielektrische Parylenfilme sowie photoreaktive Polyanilinfilme bezüglich ihrer Oberflächenmorphologie und elektrischen Leitfähigkeit untersucht. Dabei wurde Leitfähigkeits–Rasterkraftmikroskopie (Conductive Atomic Force Microscopy, C‑AFM) eingesetzt, welche eine gleichzeitige Messung der elektrischen Leitfähigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit auf der Nanometerskala ermöglicht. Die Parylene–Filme auf Ag/Glas zeigten hohes Isolationsvermögen aber geringe mechanische Festigkeit. Die Oberfläche ist uneben mit einer RMS Rauigkeit von 3.5 nm. In den Strom–Spannungs Kurven konnte Tunnelverhalten gesehen werden, welches aber nicht schlüssig durch die Fowler–Nordheim Theorie zu erklären ist. Die UV-reaktiven Polyanilinfilme wurden durch – im Mikrometerbereich strukturierte - Masken belichtet, wodurch es in den belichteten Bereichen zu einem mit dem verwendeten C-AFM gerade noch detektierbaren Leitfähigkeitsunterschied führt. Durch Protonierung in Salzsäuredampf konnte die Leitfähigkeit der belichteten Bereiche signifikant gesteigert werden.