硅表面有機分子的修飾與改性.pdf

1、有機分子功能廣泛，將它用于半導(dǎo)體裝置，可以大大改善現(xiàn)有裝置的光電性能，有廣闊的應(yīng)用前景。了解有機分子與半導(dǎo)體硅表面的相互作用，可以有計劃、可控制地改變并完善半導(dǎo)體裝置如微電子器件及傳感器等的電性能。在這一背景下，近年來試圖從根本上了解單晶硅表面與有機分子相互作用，探索簡單易行的將功能性有機分子修飾到硅表面的工作不斷大量涌現(xiàn)。充分利用有機化學(xué)的鍵合手段，一方面保持硅片基體與修飾分子的良好接觸與穩(wěn)定接合，另一方面可以使得硅表面表現(xiàn)出比Si-

2、H表面更穩(wěn)定更豐富的光電物理化學(xué)性質(zhì)。 本論文中，運用多種現(xiàn)代表面分析手段，較為系統(tǒng)的研究了通過“濕化學(xué)”方法(主要是Si-H、Si-C1及硅烷偶聯(lián)劑與有機分子之間簡單的化學(xué)反應(yīng))修飾有機分子及CdTe納米晶后的單晶硅和ITO表面的物理化學(xué)性質(zhì)。具體研究內(nèi)容摘要如下： 1．制備了可用于進一步反應(yīng)的Si-H表面，通過熱引發(fā)的濕化學(xué)反應(yīng)(9位乙烯基咔唑分子與Si-H表面的反應(yīng))這一簡單的途徑，將具有n一共軛結(jié)構(gòu)的有機分子直接

3、通過化學(xué)鍵修飾到單晶硅表面。并且運用靜態(tài)水接觸角、XPS、FTIR對反應(yīng)后所得表面的性質(zhì)作了表征。通過對表征結(jié)果的分析及對量子化學(xué)數(shù)據(jù)的探討證明9位乙烯基咔唑分子是通過Si-C鍵與單晶硅表面相連。而且分子與表面成一定的角度。反應(yīng)所形成的單晶硅表面的9位乙烯基咔唑單分子膜較致密穩(wěn)定。 2．通過簡單的Si-Cl表面與NH／NH2官能團的反應(yīng)，用簡便的“濕化學(xué)”方法將三種不同的有機分子(吡咯、對苯二銨、對溴苯甲酰肼)嫁接到單晶硅表面。

4、并且，用靜態(tài)水接觸角、X射線光電子能譜(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)等手段對反應(yīng)后的單晶硅表面進行了結(jié)構(gòu)性能和表面形貌的表征。表征結(jié)果表明，有機分子通過Si-N鍵以共價鍵鍵合的方式連接到了硅表面上，這證明了利用Si-C1與NH／NH2官能團將有機分子修飾到硅表面這一方法是簡單有效的，而且形成的有機分子膜較致密和穩(wěn)定。 3．通過簡單的實驗步驟，利用硅烷偶聯(lián)劑在硅表面、ITO表面和石英表面成功地嫁接了CdTe納米晶，形成了固體表