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Optische Spektroskopie von PTCDA auf Alkalihalogenidoberflächen

Müller, Mathias - Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (2012)


n dieser Dissertation wurden die strukturellen und optischen Eigenschaften organischer p-konjugierter Moleküle, die auf einer einkristallinen Oberfläche adsorbiert waren, untersucht. Die Untersuchungen sind damit relevant für die Entwicklung von elektronischen Bauelementen auf Basis organischer Materialien (OLEDs, OPVCs).

Die in dieser Arbeit untersuchten Modellsysteme bestanden aus einem Ag(100)-Einkristall, auf den durch Gasphasenabscheidung zunächst eine dünne Lage eines Alkalihalogenids (NaCl oder KCl) und anschließend das organische Molekül 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäuredianhydrid (PTCDA) aufgebracht wurde. Bei der Bedeckung des Substrats mit PTCDA wurden sowohl sehr geringe Bedeckungen von etwa 1% einer monomolekularen Lage als auch geschlossene monomolekulare Filme (Monolagen) realisiert. In den Monolagen bildeten die Moleküle auf Grund des Templat-Effekts der Oberfläche verschiedene langreichweitig geordnete Strukturen aus, die vom jeweils verwendeten Alkalihalogenid und den Präparationsbedingungen abhingen.

Als Untersuchungsmethode wurde einerseits die Beugung langsamer Elektronen (LEED) zur strukturellen Charakterisierung der Substrate und der molekularen Strukturen verwendet. Andererseits wurde Fluoreszenz- und Fluoreszenzanregungsspektroskopie eingesetzt, um die molekularen optischen Eigenschaften zu untersuchen. Beide Methoden wurden parallel zueinander ausgeführt, so dass ihre Ergebnisse direkt miteinander korreliert werden konnten. Innerhalb dieses Ansatzes wurden die Veränderungen der molekularen optischen Eigenschaften gegenüber ungebundenen Molekülen untersucht. Die hohe strukturelle Qualität der Grenzfläche resultierte für alle untersuchten Probensysteme in optischen Spektren mit ungewöhnlich scharfen Banden (minimale Halbwertsbreiten <30 cm-1), was eine detaillierte Untersuchung der optischen Eigenschaften ermöglichte. Durch diese konnte gezeigt werden, dass neben der Wechselwirkung zwischen Molekül und Substrat auch intermolekulare Wechselwirkungen einen Einfluss auf die optischen Eigenschaften haben. Diese intermolekularen Wechselwirkungen hängen dabei entscheidend von der relativen Anordnung der Moleküle zueinander ab.

Insgesamt konnte gezeigt werden, dass oberflächenadsorbierte Moleküle benutzt werden können, um die optischen Eigenschaften molekularer Aggregate zu untersuchen. Ferner konnte gezeigt werden, dass optische Spektroskopie als wertvolle Methode in der Oberflächenforschung eingesetzt werden kann.


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