Zephyrnet-logotyp

Molekylär orientering är nyckeln: att lysa nytt ljus på elektronbeteende med 2-foton fotoemissionsspektroskopi

Datum:

Mar 19, 2024

(Nanowerk Nyheter) Organisk elektronik är ett område som har fått stort intresse i akademiska och industriella kretsar på grund av dess potentiella tillämpningar inom OLED och organiska solceller, som erbjuder fördelar som lätt design, flexibilitet och kostnadseffektivitet. Dessa enheter tillverkas genom att deponera en tunn film av organiska molekyler på ett substrat som fungerar som en elektrod och fungerar genom att kontrollera överföringen av elektroner mellan den tunna filmen och substratet. Därför är förståelse av elektronbeteende vid gränssnittet mellan substratet och den tunna filmen, tillsammans med den organiska tunna filmens elektroniska egenskaper, avgörande för den fortsatta utvecklingen av organisk elektronik. Dessutom skulle den samtidiga observationen av fotobärarelektroner och intramolekylär fotoexcitation ge fler insikter om tunna filmer av organiska molekyler. Även om de statiska elektroniska tillstånden hos tunna filmer av organiska molekyler har studerats i detalj med hjälp av en teknik som kallas fotoelektronspektroskopi, den exakta detekteringen av det dynamiska beteendet hos elektroner som försöker uttrycka sina funktioner i enheter har varit utmanande och hindrat framsteg. En forskargrupp ledd av docent Masahiro Shibuta från Graduate School of Engineering vid Osaka Metropolitan University observerade det elektroniska beteendet och ytstrukturen hos en tunn film av trifenylen (TP) molekyler avsatta på ett grafitsubstrat med hjälp av två-foton fotoemission (2PPE) spektroskopi , scanning tunnelmikroskopi och lågenergielektrondiffraktion. Resultaten (Journal of Physical Chemistry C, "Sonning av fotobärarelektroner och excitoner vid en organisk monolagerfilm studerad med tvåfoton fotoemissionsspektroskopi") visade att TP-molekylerna uppvisar en speciell struktur i vilken de adsorberas i en stående konfiguration på substratet. Trifenylen (TP) molekyler adsorberade på en upprätt konfiguration på ett grafitsubstrat TP-molekylens elektroner observerades exakt med användning av två-foton (2PPE) fotoemissionsspektroskopi, scanning tunnelmikroskopi och lågenergi elektrondiffraktion. (Bild: Masahiro Shibuta, Osaka Metropolitan University) Båda elektronerna injicerades från substratet i TP-molekylerna vid ljusbestrålning, och elektronerna fotoexciterade i den tunna molekylära filmen observerades framgångsrikt samtidigt i ett enda prov. Dessutom observerades stark fotoluminescens på en tunn film med endast ett lager av molekyler i en speciell struktur där molekylerna adsorberades diagonalt på substratet, som i fallet med TP-molekylerna. Det förväntas att dessa resultat kommer att bidra till utvecklingen av nya självlysande material och till vidareutvecklingen av funktionella organiska elektroniska enheter. "2PPE-spektroskopi är fortfarande en ny metod för att utvärdera elektroniska tillstånd, men den lider av det faktum att de elektroniska tillstånden ibland observeras väl och ibland inte, trots den tidskrävande karaktären hos den väloptimerade mätningen", sa professor Shibuta. "Våra resultat visade att synligheten av det elektroniska tillståndet är nära relaterat till molekylens adsorptionssätt på substratet och dess elektroniska egenskaper. Med andra ord: Inte bara typen av molekyler utan också hur de är arrangerade måste kontrolleras ordentligt för att skapa en enhet som till fullo kan visa upp deras funktioner. Jag är glad att vår forskning ger insikter i utvecklingen av funktionellt material för praktiska tillämpningar.”

plats_img

Senaste intelligens

plats_img