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《中国科学技术大学》 2014年
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苝四甲酸二酐纳米结构的制备、表征及光学性能研究

郭盼盼  
【摘要】:近年来,由于在材料合成、性能调控和器件加工等方面的优势,有机半导体纳米材料在构筑具有高柔韧性、大面积、低能耗等优势的发光二极管(LED)、太阳能电池(SC)、传感器以及光波导(OW)等光电器件中起着十分重要的作用。在众多有机半导体材料中,拥有π电子共轭体系、易功能化、热稳定及化学稳定等诸多优点的有机共轭小分子最引人关注。尤其是由其分子组装的纳米单体,拥有完美的分子取向、高迁移率以及内在的电荷传输等独特的性质;通过准确调控这些纳米单体的微观结构,可以达到优化器件性能的目的。因此,研究有机单晶纳米材料的合成及其性能的调变,对设计和优化器件有重要的指导意义。本论文在超高真空分子束外延系统(MBE)中,利用有机分子束沉积(OMBD)方法,分别以多孔氧化铝模板(AAO)和玻璃为衬底调变出不同形貌的苝四甲酸二酐(PTCDA)的结晶薄膜和单晶结构。利用扫描电镜,扫描透射电镜和高分辨透射电子显微(SEM/STEM/TEM),大功率的X-射线衍射仪(XRD),紫外-可见近红外吸收(UV-vis)和光致发光(PL)等技术系统地研究了所制备的纳米结构和薄膜的表面形貌、内部结构及其相应的光学性能。取得如下结果: 1.模板表面曲率和基底温度(Ts)决定了以AAO作为基底生成的纳米结构的形貌。实验结果表明孔的直径越大,即模板表面曲率越小,PTCDA分子越不容易成核,晶核数量就越少,不利于纳米结构的生成。当选择孔径较小的AAO作为衬底,且衬底温度稳定在380℃时,衬底表面生成了纳米线;当Ts降低到325℃时,生成了PTCDA纳米棒;随着Ts降低到50℃时得到厚度均一的连续薄膜。 2.在玻璃基底上制备的PTCDA纳米结构的SEM结果表明Ts是影响纳米结构的形貌和结构的重要因素。当Ts从50增加到350℃,制备出不同形貌的PTCDA纳米结构,即低温区生成纳米颗粒薄膜,中间温区生成纳米棒,高温区生成纳米线和纳米片。基于VS的气态分子自组装(vapor-solid)机理来解释了PTCDA纳米棒和纳米线的形成机制。 3.选区电子衍射(SAED)的表征结果证实所得到的纳米片、纳米棒和纳米线为优良的单晶结构。此外,XRD结果表明Ts=350~50℃制备的纳米结构均为α相PTCDA。然而,在不同Ts下制备的纳米结构的光学性能存在显著的差异,尤其是纳米片和纳米线的吸收谱出现了明显的展宽和红移;随着Ts的升高,PL谱峰表现出发射增强以及蓝移趋势。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ225.23;TB383.1

【参考文献】
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