Analysis of PTCDA/ITO Surface and Interface Using X-ray Photoelectron Spectroscopy and Atomic Force Microscopy

利用X射线光电子能谱(XPS)对苝四甲酸二酐[3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride(PTCDA)]/铟锡氧化物(ITO)表面和界面进行了研究.用原子力显微镜(AFM)对PTCDA/ITO样品的表面形貌进行了分析.XPS表明,在原始表面的C1s精细谱存在两个主谱峰和一个伴峰,主谱峰分别由结合能为284.6eV的苝环中的C原子和结合能为288.7eV的酸酐基团中的C原子激发;而结合能为290.4eV的伴峰的存在,说明发生了来源于ITO膜中的氧对C原子的氧化现象.O原子在C=O键和C-O-C键的结合能分别为531.5和533.4eV.在界面处,C1s谱中较高结合能峰消失,且峰值向低结合能方向发生0.2eV的化学位移;O1s谱向低结合能方向发生1.5eV的化学位移.由此可以推断,在界面处PTCDA与ITO的结合是PTCDA中的苝环与ITO中的In空位的结合.AFM的结果显示,PTCDA薄膜为岛状结构,岛的直径约为100～300nm,表面起伏约为14nm.相邻两层PTC-DA分子由于存在离域大π键而交叠和PTCDA分子中的苝环与ITO的In空位的紧密结合是最终导致PTCDA岛状结构形成的原因.     

有机／无机光电探测器的AFM和XPS分析

采用真空蒸发沉积，在室温下制备了PTCDA／p—Si有机／无机异质结样品。对其表面用原子力显微镜(AFM)研究表明，PTCDA薄膜具有岛状形态结构。经X光电子能谱(XPS)分析表明，在PTCDA分子中，C原子有两种束缚能态，其结合能力分别为285．3eV和288．7eV；O原子与C原子相邻，一些O原子通过双键与C原子相结合，另外的O原子则通过单键与2个C原子相结合。经Ar^ 束溅射研究界面电子状态表明，随溅射时间增加，C1s和O1s峰逐渐减弱，而Si 2p和Si 2s峰渐渐增强。C1s和Si 2p谱峰随着溅射时间的增加而逐渐向低束缚能力方向移动。由于荷电效应和碳硅氧烷(C—Si—O)及SiO2的存在，Ols谱峰随溅射时间的增加先向高束缚能方向移动，然后向低束缚能方向移动。     

Liq/ITO结构表面与界面的AFM和XPS研究

采用真空蒸发沉积的方法,在覆盖有ITO膜的玻璃基片上沉积一层Liq.利用原子力显微镜(AFM)对制备的Liq/ITO样品表面进行扫描,发现Liq粉末表现为岛状形态,其表面极不平整,存在大量裂缝和空隙,有许多针孔.用X射线光电子能谱(XPS)研究了Liq/ITO紧密接触的表面和界面电子状态.对样品In3d和Sn3d的电子状态分析也证实了ITO表面沉积Liq膜存在裂缝和针孔,这些裂缝和针孔吸附了空气中大量的气体分子;对C1s谱的分析发现,ITO膜表面存在一定的C污染;对N1s谱分析可知,界面处N原子与O、In和Sn原子有相互作用,这将会影响Liq的发光颜色.     

ITO/PTCDA/p-Si薄膜器件的表面和界面特性研究

界面态对于薄膜器件的性能具有非常重要的影响。有米用真空蒸发和溅射沉积的方法制备了ITO／PTCDA／p—Si薄膜器件,并采用X射线光电子能谱（xPs）和Ar^＋溅射技术对其表面和界面电子态进行了研究。结果表明,在ITO／PTCDA／pSi薄膜器件的界面,不仅ITO与PTCDA薄膜之间存在扩散,PTCDA与Si衬底材料之间也存在扩散现象。此外,每种原子的XPS谱表现出一定的化学位移,并以Cls和Ols谱的化学位移最为显著。     

聚乙烯咔唑／铟锡氧化物的界面分析

用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了真空蒸镀聚乙烯咔唑(PVK)薄膜的表面形貌和PVK／铟锡氧化物(ITO)界面电子状态。结果表明，PVK分子虽然体积较大，但分布较均匀。XPS数据显示，在界面处PVK分子骨架和SnO2分子结构几乎没有发生变化，但PVK分子的侧基和In2O2分子结构发生了变化，因为界面处存在大量的，不能用制备过程的空气污染来解释的C-O键；在界面处，In2O3分子部分分解，所产生O原子替代PVK侧基上的H原子而形成C—O键；所产生的In原子则扩散至PVK内部。     

p-Si基PTCDA的生长模式

对有机/无机光电探测器PTCDA/p-Si样品表面进行AFM测试,结果表明PTCDA呈岛状生长,各岛成圆丘状,岛的分布不均匀,PTCDA层中存在大量缺陷.原因是p-Si(100)衬底的表面原子悬挂键的作用,使硅原子横向移动满足键合需要形成台阶和其他缺陷.得出PTCDA在p-Si基底上的生长模式为:PTCDA首先在缺陷处聚集,形成许多三维岛状的PTCDA晶核,然后在PTCDA离域大π键的作用下,相邻的两层PTCDA分子存在一定程度的交叠,最终形成岛状结构.     

p-Si基PTCDA的生长模式

对有机/无机光电探测器PTCDA/p-Si样品表面进行AFM测试,结果表明PTCDA呈岛状生长,各岛成圆丘状,岛的分布不均匀,PTCDA层中存在大量缺陷.原因是p-Si(100)衬底的表面原子悬挂键的作用,使硅原子横向移动满足键合需要形成台阶和其他缺陷.得出PTCDA在p-Si基底上的生长模式为:PTCDA首先在缺陷处聚集,形成许多三维岛状的PTCDA晶核,然后在PTCDA离域大π键的作用下,相邻的两层PTCDA分子存在一定程度的交叠,最终形成岛状结构.     

H_2O在Si(100)-(2×1)表面上的吸附和氧化

利用AES以及HeI(21.2eV)和同步辐射(138.5eV)光电子谱研究了H_2O在Si(100)-(2 ×1)表面上的室温吸附、高温退火效应以及开始氧化的过程.AES的测量结果表明,H_2O在这种表面上的粘附系数很大,在350K下,当曝汽量约为2L时就达到饱和,其覆盖率θ=1/2.价带区域的光电子谱出现三个由于H_2O吸附而引起的特征峰,低于价带顶分别为6.2、7.2和11.5eV.350K下的 H_2O吸附导致Si 2p能级的结合能增加0.8±0.1eV,相当于一个Si原子同一个氧原子键合的情况.在 640K下退火后,出现Si 2p的第二个化学位移峰,其位置比体内Si 2p 峰约低 1.8eV,表明这时的 H_2O已经完全离解,一部分Si原子同两个氧原子键合(可能是桥键方式). 在 870K下退火,得到Si 2p的四个化学位移峰,说明氧已经贯穿进Si的体内,形成SiO_x(x=1、2、3和4).当退火温度进一步提高到T(?)970K时,恢复Si的清洁表面,表明氧被完全脱附.     

InP(100)与(111)面的特征能量损失谱

用能量为300eV的入射电子测量了InP(100)与(111)面的电子能量损失谱,识别了能量损失为15.2eV的峰对应于InP的体等离子体损失,11.7eV和8.7eV 的两个峰分别由In的体和表面等离子体损失所引起.用费米能级以上1.8 eV和 4.0eV处存在两个空态.解释了19.3eV、20.2eV、22.7eV,3.8eV和 6.0eV 几个损失峰分别对应于从In 4d芯能级和价带到上述空态的跃迁.In的体和表面等离子体损失峰的存在说明表面形成了In岛.根据同纯In样品损失谱强度的比较,估计了表面In岛所占的面积.表面In岛是氩离子刻蚀所造成,经过退火,In岛所占面积缩小,但厚度增大.InP(100)表面形成的In岛比(111)表面更不易消除.     

P型氮化镓表面的X射线光电子能谱研究

文章研究了P型氮化镓材料表面自然氧化,故意氧化以及盐酸处理等三种不同情况下的X射线光电子能谱(XPS) 。结果发现800℃下在空气中故意氧化6min后, P型氮化镓材 料表面的镓(Ga2p3 /2)峰出现较大移动,向高能端移动了0. 88eV (与盐酸处理的样品相比) ,O1 s峰向低能方向移动了0. 9eV,且镓氮原子含量比最大;在空气中自然氧化和盐酸处理的两个样品峰的移动很小,各个峰的移动大约在0. 1eV左右,但是用盐酸处理后的样品的含氧量有所下降,且盐酸处理的样品的镓氮原子含量比最小,镓氮的原子含量比小有利于形成镓空位,而镓空位是受主,这样镓氮原子含量比越小越有利于形成P型氮化镓欧姆接触。     

XPS Analysis of Surface and Interface States for PTCDA/p-Si Heterojunction

The surface and interface of heterojunction (HJ) formed with organic semiconductor (3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA) and inorganic semiconductor p-Si were measured and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).The results indicate that ,in PTCDA molecule, the binding energy(Eb) of C is 284.6eV and 288.3eV, corresponding to C of the perylene and Cof the anhydride, respectively, and the binding energy of O is 531.3 eV and 531.1eV, corresponding to C of C=O in the anhydrides and C of C-O-C, respectively.Moreover, PTCDA lost its anhydrides and only its perylenes were left in the HJ interface.     

Growth Mode Investigation of 3,4,9,102 perylenetetra-carboxylic Dianhydride on p-Si Substrates by X-ray Photoemission Spectroscopy

The growth mode of 3,4,9,102perylenetetra-carboxylic dianhydride(PTCDA) deposited on p-Si substrates can be deduced by X-ray Photoemission Spectroscopy(XPS). The spectrum and fine spectrum at the surface of specimen are studied. Firstly, PTCDA molecules assemble at the defects to form lots of three- dimensional island-like PTCDA crystal nucleuses, and then by the action of delocalized bigπbond, two adjacent layers of PTCDA molecules overlap to some extent and finally island-like structure forms. PTCDA molecules of benzene ring combine with Si atoms at the defects, and that of acid anhydride radicals combine with Si atoms at the perfect fraction of the surface. In the course of combination, although the structure of benzene ring doesnpt change, the chemical reaction of acid anhydride radicals and Si occurs to break off C=O bond in acid anhydride, and then C-Si-O and silicon oxide might be produced.     

Growth Mode Investigation of 3,4,9,10-perylenetetra-carboxylic Dianhydride on p-Si Substrates by X-ray Photoemission Spectroscopy

The growth mode of 3,4,9,10-perylenetetra-carboxylic dianhydride （PTCDA） deposited on p-Si substrates can be deduced by X-ray Photoemission Spectroscopy（XPS）. The spectrum and fine spectrum at the surface of specimen are studied. Firstly, PTCDA molecules assemble at the defects to form lots of threedimensional island-like PTCDA crystal nucleuses, and then by the action of delocalized big π bond, two adjacent layers of PTCDA molecules overlap to some extent and finally island-like structure forms. PTCDA molecules of benzene ring combine with Si atoms at the defects, and that of acid anhydride radicals combine with Si atoms at the perfect fraction of the surface. In the course of combination, although the structure of benzene ring doesn＇t change, the chemical reaction of acid anhydride radicals and Si occurs to break off C= O bond in acid anhydride, and then C-Si-O and silicon oxide might be produced.     

XPS Investigation on Surface and Interface Electronic States of Alq3／ITO

The surface and interface electronic states of tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)/indium-tin oxid(ITO)were measured and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).The results indicated that, in Alq3 molecule,the binding energy(Eb)of Al atoms is 70.7eV and 75.1eV,corresponding to Al(O)and Al(Ⅲ）,respectively;The binding energy of C is 285.8eV,286.3eV,and 286.8eV,corresponding to C of C-C group,C-O,and C-N bond,respectively,N is the main peak locating at 401.0eV, corresponding to Natom of C-N=C.Oatoms mainly bond o H atom,with the binding energy of 533.2 eV.As the sputtering time of Ar^ ion bearn increases,Al2p,C1s,N1s,O1s,Ind3d5/2 and Sn3d5/2 peaks slightly shift towards lower binding energy,and Al2p,C1s and N1s peaks get weaker,which contributed to diffusing the oxygen,indium and tin in ITO into Alq3 layr.     

Characteristics of surface and interface for ITO/PTCDA/p-Si thin film device

Recently,organic semiconductor thin fil ms becomemore and morei mportant in the application of electron-ics and photoelectronics because of their unique electron-ic and optical properties[1-4].One of main advantages oforganic thinfil ms as electronic mate…     

Si基MOCVD生长AlN深陷阱中心研究

通过PL 谱和Raman谱对MOCVD生长Si基Al N的深陷阱中心进行了研究,发现三个深能级Et1 ,Et2 ,Et3,分别在Ev 上2 .6 1,3.10 ,2 .11e V.Et1 是由氧杂质和氮空位(或Al间隙原子)能级峰位靠近重合共同引起的,Et2 、Et3都是由于衬底Si原子扩散到Al N引起的.在Si浓度较低时,Si主要以取代Al原子的方式存在,产生深陷阱中心Et2 .Si浓度高于某个临界浓度时,部分Si原子以取代N原子位置的方式存在,形成深陷阱中心Et3.实验还表明,即使经高温长时间退火,Al N中Et1 和Et2 两个深陷阱中心也是稳定的     

掺N类金刚石薄膜的制备及微观结构分析

采用直流磁控溅射法,在光学玻璃衬底上沉积类金刚石(DLC)和掺N类金刚石薄膜(DLC:N)。用喇曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等研究分析了所制备薄膜的微观结构。喇曼光谱的结果表明,掺N类金刚石膜仍具有典型的类金刚石膜结构,在类金刚石薄膜中掺N不仅有助于提高膜中sp3/sp2的比例,而且还能阻止sp2键向石墨相的转化,稳定并优化薄膜的类金刚石属性。FTIR表明,薄膜中N与C原子形成了C—N、CN及C≡N等键合方式。XPS谱表明,掺N类金刚石膜中除了C和N元素外,还出现了少量的O元素,而C1s和N1s的解谱显示,掺N后的类金刚石膜中的C、N结合能发生了明显的移动,由计算得出薄膜中N的含量为13.5%。薄膜的表面形貌图(AFM)表明,在类金刚石薄膜中掺N能够改善其表面形貌。