Systematic studies on structural and optical properties of organic thin films on inorganic substrates

Farahzadi, Azadeh; Wuttig, Matthias

doi:HT015527791

Systematic studies on structural and optical properties of organic thin films on inorganic substrates = Systematische Untersuchungen der Strukturellen und Optischen Eigenschaften von Organischen Dünnschichten auf anorganischen Substraten

Farahzadi, Azadeh (Author)

2008

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Azadeh Farahzadi

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2008

UmfangX, 142 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zusammenfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Wuttig, Matthias (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-10-01

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-22894
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/50048/files/Farahzadi_Azadeh.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Organischer Festkörper (Genormte SW) ; Physik (frei) ; Organischen Dünnschicht (frei) ; optische Eigenschaften (frei) ; Dünnschichtwachstum (frei) ; statistische Analyse (frei) ; organic thin film (frei) ; optical properties (frei) ; thin film growth (frei) ; statistical analysis (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530
pacs: 81.07.Pr * 61.66.Hq * 05.10.Gg * 78.40.Me * 02.50.Fz

Kurzfassung
Molekulare organische Verbindungen werden als aktive Materialien in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen, einschließlich der organischen Leuchtdioden (OLEDs) und organischen Dünnschichttransistoren (OTFTs) eingesetzt. Diese Bauelemente, bestehend aus aufeinanderfolgenden Schichten organischer Materialien, wurden mit aktiven Filmen, die eine Dicke von nur einigen hundert Nanometer oder weniger aufweisen demonstriert. Für das bessere Verständnis und das Design solch einer Anordnung ist es erforderlich die Struktur und die optischen Eigenschaften der bestehenden organischen Schichten zu verstehen. Polymere, basierend auf die Familien der fünfgliedrigen Thiophene gepaarten Ringe und deren Derivate, werden aufgrund der Natur ihres Eigenaufbaus als eins der häufigsten allgemein behandelten leitfähigen organischen Polymere betrachtet, die in OTFT Anordnungen verwendet werden. Wir haben die Adsorption von 3-nitrothiophene/selenophen/tellurophen auf Kupfer (110) Oberflächen mit der ab initio untersucht. Diese Kalkulationen bieten das Basisverständnis und eine Vorausberechnung der intra- und-intermolekulare Wechselwirkungen die in den beobachteten Strukturen bestehen. Monolagen von 3-nitrothiophene/selenophen/tellurophen auf Kupfer(110) Oberflächen sind mit dem aromatischen Ring senkrecht zur Oberfläche gut in einer dicht gepackten Struktur angeordnet. Wegen der starken lateralen Wechselwirkung zwischen den Wasserstoff Atomen der benachbarten konjugierten Ringe, rotieren sie relative zu der Nitro (-NO2) Gruppe. Tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) und N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1-1'biphenyl-4,4''iamine (alpha-NPD) sind unter den meisten üblich verwendeten Elektron-Transport und Loch-Transport Materialien für OLED Anwendungen geeignet. Die optischen und strukturellen Eigenschaften dieser dünnen in der organische Gasphaseabscheidung (OVPD) hergestellten Schichten wurde mit der spektroskopischen Ellipsometrie (SE) untersucht. Das Einsetzten dieser Technik ermöglicht die präzise Bestimmung der dielektrischen Funktion ebenso wie der Dicke der organischen Dünnschichten jedes Materials. Dieses Ergebnis kann durch die charakteristische Eigenschaft der elektronischen Zustände in organischen Molekülen erklärt werden. Für das Maßschneidern und Modifizieren der Dünnschichteigenschaften, um sie für Anwendungs- zwecke, in diesm Fall beispielsweise organische Leuchtdioden (OLED) ist es erforderlich den Einfluss der Dipositionsparameter auf das Dünnschichtwachstum zu untersuchen. Unsere Untersuchung ist auf den Einfluss der Depositionsrate und der Substrattemperatur auf die (alpha-NPD) Schichtmorphologie fokussiert. Es wurde eine bemerkenswert Abhängigkeit der Schichtmorphologie auf Ablagerungsraten und der Substrattemperatur beobachtet. Eine detaillierte quantitative Analyse der Morphology bietet eine ausgezeichnete Beschreibung der Wachstumsmechanismen der OLED Schichten.

Molecular organic compounds are employed as active materials in a variety of applications,including organic light emitting diodes (OLEDs) and organic thin film transistor (OTFTs). These devices consisting of sequentially deposited layers of organic materials have been demonstrated with active device thicknesses of only a few hundred nanometers or less. For a better understanding and design of such devices, it is necessary to understand the structural and optical properties of the organic thin films employed. Polymers based on the family of five-membered thiophene conjugated ring and its derivates, due to their self-assembling nature, have been considered as one of the most common conducting organic polymers used in OTFT devices. We have studied the adsorption of 3-nitrothiophene/selenophen/tellurophen on Cu(110) surface, utilising ab initio calculations. These calculations provide a basic understanding and forecasting of intra- and inter-molecular interactions present in the observed structures. Monolayers of 3-nitrothiophen/selenophen/tellurophen on a Cu(110) surface are well ordered with the aromatic ring perpendicular to the surface, in a close packed structure. Due to the strong lateral interaction between the hydrogen atoms of the neighboring conjugated rings, they rotate relative to the nitro (-NO2) group. Tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) and N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthyl)-1-1’biphenyl-4,4”iamine (alpha-NPD) are among the most commonly used electron-transport and hole-transport materials suitable for OLED applications. The optical and structural properties of the thin films of these materials deposited by organic vapor phase deposition (OVPD) have been studied by spectroscopic ellipsometry (SE). Employing this technique enables the precise determination of the dielectric function as well as thickness of the organic thin films of each material. This result can be explained by the characteristic features of electronic states in organic molecules. In order to tailor and modify thin film properties to be suitable for desired applications, e.g. organic light emitting devices (OLED) in this case, it is necessary to study and understand the influence of deposition parameters on thin film growth. Our study is focused on the influence of deposition rate and substrate temperature on (alpha-NPD) film morphology. A remarkable dependence of the film morphology on deposition rate and substrate temperature is observed. A detailed quantitative morphology analysis provides an excellent description of the growth mechanism of OLED films.

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