2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов

Органическая электроника — область, которая вызывает значительный интерес в научных и промышленных кругах благодаря потенциальному применению в OLED и органических солнечных батареях, обладающих такими преимуществами, как легкость конструкции, гибкость и экономичность.

Эти устройства создаются путем нанесения тонкой пленки органических молекул на подложку, которая выступает в качестве электрода, и функционируют за счет управления переносом электронов между тонкой пленкой и подложкой.

Поэтому понимание поведения электронов на границе раздела подложки и тонкой пленки в сочетании с электронными свойствами органической тонкой пленки имеет решающее значение для дальнейшего развития органической электроники.

Более того, одновременное наблюдение электронов фотоносителя и внутримолекулярного фотовозбуждения позволит лучше понять тонкие пленки органических молекул.

Хотя статические электронные состояния тонких пленок органических молекул были детально изучены с помощью техники, называемой фотоэлектронной спектроскопией, точное определение динамического поведения электронов, пытающихся выразить свои функции в устройствах, было сложной задачей, препятствующей прогрессу.

Исследовательская группа под руководством доцента Масахиро Шибута из Высшей школы инженерии Университета Осака Метрополитен наблюдала за электронным поведением и структурой поверхности тонкой пленки молекул трифенилена (TP), нанесенной на графитовую подложку с помощью двухфотонной фотоэмиссионной (2PPE) спектроскопии, сканирующей туннельной микроскопии и дифракции низкоэнергетических электронов.

Результаты показали, что молекулы TP имеют особую структуру, в которой они адсорбируются на подложке в стоячей конфигурации. При облучении светом молекулы TP инжектировали электроны из подложки, и электроны, фотовозбужденные в молекулярной тонкой пленке, успешно наблюдались одновременно в одном образце.

Кроме того, сильная фотолюминесценция наблюдалась на тонкой пленке с одним слоем молекул в специальной структуре, где молекулы были адсорбированы на подложке по диагонали, как в случае молекул TP.

Ожидается, что эти результаты будут способствовать разработке новых люминесцентных материалов и дальнейшему развитию функциональных органических электронных устройств.

Спектроскопия 2PPE все еще является новым методом оценки электронных состояний, но она страдает от того, что электронные состояния иногда хорошо наблюдаются, а иногда нет, несмотря на то, что измерения занимают много времени, — говорит профессор Шибута.

Наши результаты показали, что видимость электронного состояния тесно связана с режимом адсорбции молекулы на подложке и ее электронными свойствами. Другими словами: Для создания устройства, способного в полной мере продемонстрировать свои функции, необходимо правильно контролировать не только тип молекул, но и способ их расположения. Я очень рад, что наше исследование дает представление о разработке функциональных материалов для практического применения.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry C.

19.03.2024