有機—無機半導(dǎo)體材料界面的結(jié)構(gòu)和電子態(tài)研究.pdf

1、Si和SiO2是全世界最大的工業(yè)——電子工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料,由于它在半導(dǎo)體器件和微電子技術(shù)中的廣泛應(yīng)用而受到人們的普遍關(guān)注。半導(dǎo)體器件和微電子技術(shù)是電子工業(yè)的核心,它的發(fā)展速度是其他任何技術(shù)都比不上的。到目前為止,微電子技術(shù)的發(fā)展基本遵循摩爾定律,進入微電子時代后,集成電路的最小特征尺寸以每年13％的速度縮小,已經(jīng)進入了納米時代。隨著電子器件的小型化過程,作用單元的大小將會接近于一個分子的大小,未來的電子技術(shù)很大一部份會依賴于單個分

2、子、原子或分子某部分的性質(zhì)或功效,元件的主要功能將會通過幾個分子層的界面物理過程體現(xiàn)出來。許多有機分子都具有獨立的電子學(xué)功能,它們的重要性隨著半導(dǎo)體有機器件的發(fā)展而持續(xù)增長。在無機半導(dǎo)體上沉積有機分子層可以使無機半導(dǎo)體器件具有有機材料的一些性質(zhì)。從長遠看,將有機材料同傳統(tǒng)的無機半導(dǎo)體材料結(jié)合起來具有很好的應(yīng)用前景。并四苯Tetracene(C18H12)、并五苯Pentacene(C22H14)、二萘嵌苯Perylene(C20H12)

3、及它們的衍生物是常見的有機半導(dǎo)體材料,擁有相對較高的電荷遷移率,是研究有機半導(dǎo)體薄膜生長機理和光電學(xué)性質(zhì)的很好材料。本研究是在超高真空系統(tǒng)中,利用石英晶體振動測厚儀嚴(yán)格控制有機半導(dǎo)體Tetracene和Perylene分子在清潔有序的無機襯底Si(111)-(7×7)和Si02/Si表面的生長,并通過紫外光電子能譜(UPS)方法進行原位定量分析,得到有機半導(dǎo)體分子在無機半導(dǎo)體表面的精確信息,從而了解有機分子在無機半導(dǎo)體表面的結(jié)構(gòu)與電子態(tài)

4、。紫外光電子能譜研究結(jié)果顯示,Tetracene在Si(111)-(7×7)表面上,與有機材料相關(guān)的譜峰位于費米能級以下的1.82,3.36,4.60,5.77,6.78,9.02和11.OeV處;Tetracene在Si02/Si表面上,與有機材料相關(guān)的譜峰位于費米能級以下的1.73,3.14,4.45,5.60,6.64,7.88和8.92eV處;Perylene在Si(111)-(7x7)表面上,與有機材料相關(guān)的譜峰位于費米能級以

5、下的0.7,2.3,4.0,6.0,7.2和9.0eV處;Perylene在Si02/Si表面上,與有機材料相關(guān)的譜峰位于費米能級以下的3.0,4.5,6.1,7.5和9.3eV處。隨著有機分子覆蓋度的變化,與有機材料相關(guān)的譜峰位置發(fā)生移動,反映了在界面處有機-無機材料的相互作用。較大的譜峰移動發(fā)生在Si(111)-(7×7)表面上,反映了有機分子與該表面的相互作用較強。在有機分子沉積厚度為一個單層(1ML)之內(nèi),功函數(shù)隨有機分子覆蓋度