并四苯超薄膜在硅上的生长
材料科学
2020-09-09 v1
摘要
无机-有机界面对于通过单线态激子裂变（SF）提高硅基太阳能电池的功率转换效率至关重要。我们结合近边 X 射线吸收精细结构（NEXAFS）和 X 射线光电子能谱（XPS）实验与密度泛函理论（DFT）计算，阐明了并四苯（Tc）——一种 SF 分子——在氢钝化 Si(111) [H-Si(111)] 和氢化非晶硅（a-Si:H）上最初几个单分子层的结构。对于在衬底温度等于或低于 265 K 下生长的样品，所得的超薄 Tc 薄膜主要由几乎直立的分子组成。其分子排列与 Tc 体相非常相似，只是共轭分子平面法线与表面法线之间的平均角度（）略高，约为 77°。从碳 K 边 X 射线吸收谱判断，当生长在 H-Si(111) 和 a-Si:H 衬底上时，以及对于（亚）单层到几个单层的覆盖度，Tc 分子的取向几乎相同。然而，退火至室温会使薄膜结构转变为更小的 ，约为 63°。详细的 DFT 辅助分析表明，这种结构转变与较低的堆积密度相关，并且需要适当的热能。因此，我们将所得结构归因于一种独特的单层构型，其特征是分子倾斜度较小但仍排列有序。与衬底波函数的更大重叠使这种排列对于 SF 辅助硅太阳能电池中优化的界面电子转移具有吸引力。
引用
@article{arxiv.2004.08562,
title = {Tetracene ultrathin film growth on silicon},
author = {Jens Niederhausen and Hazem Aldahhak and Rowan W. MacQueen and Wolf Gero Schmidt and Uwe Gerstmann and Klaus Lips},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.08562},
year = {2020}
}