相分离酞菁-富勒烯共混物的薄膜生长：实验与计算结合研究
材料科学
2021-04-14 v1 软凝聚态物质
摘要
共混有机薄膜因其在有机太阳能电池中的适用性，在过去几十年中得到了广泛研究。尽管其光学与电子特性已被深入考察，但关于其生长过程及由此形成的形貌仍缺乏详细认识，而这些对于有机太阳能电池等光电器件的效率起着关键作用。本研究通过真空沉积在原生氧化硅衬底上，于310 K和400 K两种不同衬底温度下分别生长了纯铜酞菁（CuPc）与巴克敏斯特富勒烯（C60）的薄膜及二者共混薄膜。利用原位实时X射线反射术跟踪了粗糙度的演化；生长后通过X射线衍射实验与显微技术考察了晶体取向、岛密度与形貌。纯CuPc薄膜中观察到平滑润湿层的形成及随后的快速粗糙化，而C60在生长极早期即快速形成明显岛状结构。在共沉积薄膜中，识别出针状CuPc晶体失去与衬底对齐的生长方式。此外，数据表明当温度从310 K升至400 K时，结构特征变得更大且更显著，岛密度降低为原来的四分之一。最后，通过具有简单最近邻相互作用能的通用二元晶格模型的动力学蒙特卡洛模拟，在较小尺度上较好地再现了粗糙度与岛密度这两个关键参数。
引用
@article{arxiv.2102.02084,
title = {Thin Film Growth of Phase-Separating Phthalocyanine-Fullerene Blends: A Combined Experimental and Computational Study},
author = {Berthold Reisz and Eelco Empting and Matthias Zwadlo and Martin Hodas and Giuliano Duva and Valentina Belova and Clemens Zeiser and Jan Hagenlocher and Santanu Maiti and Alexander Hinderhofer and Alexander Gerlach and Martin Oettel and Frank Schreiber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.02084},
year = {2021}
}
备注
30 pages, 11 figures