Growth morphologies for the deposition of Para-hexaphenyl molecules on amorphous substrates

Titel in Übersetzung: Wachstumsmorphologien zur Abscheidung von Para-Hexaphenylmolekülen auf amorphen Substraten

Stefan Lorbek

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

55 Downloads (Pure)

Abstract

Es gibt bereits eine Vielzahl von Anwendungen am Markt, welche aus sehr dünnen Schichten organischer Halbleitermaterialien bestehen. Daher ist es wichtig, die Mechanismen hinter der Bildung solcher organischer Schichten zu verstehen. Deshalb wurden im Rahmen dieser Arbeit dünne Schichten aus Para-hexaphenyl (6P) - einem stäbchenförmigen aromatischen Molekül - durch Molekularstrahlepitaxie unter Ultrahochvakuumbedingungen gewachsen. Für diese Experimente wurden mit Ar+-Ionen beschossene Glimmerplättchen und Siliziumoxid (SiO2) als amorphe Substrate verwendet. 6P neigt dazu, auf dieser Art von Substraten Hügel aus nahezu aufrecht stehenden Molekülen zu bilden. Die Wachstumsmorphologie dieser dünnen Schichten wurde mithilfe von verschiedenen ex- und in-situ Technicken der Rasterkraftmikroskopie (AFM) untersucht. Ein wichtiger Parameter bei der Keimbildung des Dünnschichtwachstums ist die kritische Keimgröße i*. Die Analyse der Experimente zeigt, dass die berechneten Werte für i* aus den drei Theorien -- Wachstumraten, Skalieren von Inselgrößen und Skalieren der Einfangzonen (unter Verwendung der verallgemeinerten Wigner-Vermutung) -- gut übereinstimmen. Auf ionenbeschossenem Glimmer und auf SiO2 kann es aufgrund von Kontakt mit Luft - höchstwahrscheinlich wegen einer Wasserkoadsorption - zu einer späteren Bildung von Keimen durch eine Entnetzung des 6P kommen. Nach dem Wachstum wurden die gewachsenen 6P Schichten für 5 bis 10 Minuten bis zu einer Substrattemperatur von 423 K getempert. AFM-Untersuchungen im Phasenmodus ergaben, dass die Inseln schrumpfen, aber an der Position der ehemaligen Inseln etwas zurückbleibt oder die Oberfläche verändert. Die Raster-Kelvin-Sondenmikroskopie zeigt eine Änderung der Oberflächenpotentialdifferenz an diesen Positionen im Vergleich zu Positionen an noch bestehenden 6P-Inseln oder unbedeckten SiO2. Ferner wurde 6P unter steilen Winkeln zwischen 70° und 85° in Bezug auf die Normale der Probenoberflächen aufgedampft. Bei diesen organischen Dünnschichten aus 6P auf SiO2 wurden jedoch keine Lenkungseffekte beobachtet, die jedoch beim anorganischen Wachstum bei streifenden Einfall auftreten können. Es gibt allerdings Hinweise auf eine geringfügige Veränderung der fraktalen Dimension der so gewachsenen 6P-Inseln. Schließlich wurde die Keimbildung länglicher hexagonaler 6P-Inseln in höheren Schichten mittels AFM untersucht und Simulationen mit empirischen Kraftfeldfunktionen (EKF) zusammen mit Molekulardynamik (MD) durchgeführt. EKF Simulationen resultieren in einer achteckigen Struktur als Gleichgewichtsform eines 6P-Einkristalls, und MD Simulationen erklären die Bildung der darausfolgenden hexagonalen Struktur, da 6P eine höhere Wahrscheinlichkeit hat, an der [10]-Facette haften zu bleiben.
Titel in ÜbersetzungWachstumsmorphologien zur Abscheidung von Para-Hexaphenylmolekülen auf amorphen Substraten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Teichert, Christian, Beurteiler A (intern)
  • Resel, Roland, Beurteiler B (extern), Externe Person
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • organisches Dünnfilmwachstum
  • organische dünne Filme
  • aufrechtstehende Moleküle
  • 6P
  • p6P
  • para-Hexaphenyl
  • para-Sexiphenyl
  • Hexaphenyl
  • Sexiphenyl
  • AFM
  • Rasterkraftmikroskopie
  • FFM
  • Reibungskraftmikroskopie
  • TSM
  • Querscherungsmikroskopie
  • KPFM
  • Kelvinsonden Rasterkraftmikroskopie
  • Kontaktpotenzialdifferenz
  • CPD
  • Siliziumdioxid
  • Siliziumoxid
  • amorphe Substrate
  • Glimmer
  • Ionen-beschossener Glimmer
  • Bariumfluorid
  • Bariumdifluorid
  • kritische Keimgröße
  • kritische Inselgröße
  • i*
  • organischeMolekülstrahlepitaxie
  • OMBE
  • Ratentheorie
  • Ratenverteilung
  • Inselgrößenverteilung
  • Einfangzonenverteilung
  • verallgemeinerteWigner Vermutung
  • Aufdampfrate
  • bimodale Inselgrößenverteilung
  • bimodales Wachstum
  • Ablenkungseffekt
  • streifender Einfall
  • sechseckig geformte Inseln
  • UHV
  • Ultrahochvakuum
  • Ehrlich-Schwoebel Barriere
  • Keimbildung
  • Normierungstheorie
  • Voronoi-Diagramm
  • Dirichlet-Zerlegung
  • Einfangzone
  • diffusionsbegrenztes Wachstum
  • DLA
  • anlagerungsbegrenztesWachstum
  • ALA
  • kompakte Insel
  • dendritische Insel
  • fraktaleInsel
  • fraktale Dimension
  • Monte Carlo Simulation
  • Energiefeldersimulation
  • Moleküldynamiksimulation
  • organischeHalbleitermoleküle
  • organischer Halbleiter
  • Muskovit
  • Heliumionenmikroskop
  • HIM
  • Ausheilen
  • Plasmaätzen
  • natürlichgewachsenes Siliziumoxid
  • thermisch gewachsenes Siliziumoxid
  • hot-precursor Zustand
  • heißer Präkursorzustand

Dieses zitieren