Influence of deposition parameters on morphology, growth and structure of crystalline and amorphous organic thin films : (the case of perylene and alpha-NPD)

Niyamakom, Phenwisa; Wuttig, Matthias

doi:2671

Influence of deposition parameters on morphology, growth and structure of crystalline and amorphous organic thin films : (the case of perylene and alpha-NPD) = Einfluß der Depositionsparameter auf Morphologie, Wachstum und Struktur von kristallinen und amorphen organischen Dünnschichten : (im Fall von Perylen und alpha-NPD)

Niyamakom, Phenwisa (Author)

2008

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Phenwisa Niyamakom

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2008

UmfangIV, 161 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Wuttig, Matthias (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2008-06-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-26713
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/50571/files/Niyamakom_Phenwisa.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Organischer Kristall (Genormte SW) ; Amorpher Festkörper (Genormte SW) ; Perylen (Genormte SW) ; Organischer Halbleiter (Genormte SW) ; Physik (frei) ; organische Dünnschicht (frei) ; Dünnschichtwachstum (frei) ; vakuumthermische Verdampfung (frei) ; organische Gasphaseabscheidung (frei) ; organic thin film (frei) ; thin film growth (frei) ; vacuum thermal deposition (frei) ; organic vapor phase deposition (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Innerhalb der organischen Elektronik stieg der Forschungsaufwand mit dem Ziel der Erschließung der elektronischen und optischen Eigenschaften von organischen Materialien (Polymere und Oligomere), hybriden Materialien (neue organisch-anorganische Komposit -Materialien durch Synthese), dem Dünnschicht-Aufdampfverfahren und vielen anderen. Zahlreiche Anwendungen wie Beispielsweise organische Dünnschichttransistoren (OTFTs) und organische Leuchtdioden (OLEDs) haben sich in akademischer und industrieller Forschung vergegenwärtigt. Ein Verständnis für das Wachstum von Dünnschichten ist entscheidend für die Erzeugung von Oberflächenmorphologien und von organischen Schichten die Eigenschaften besitzen, die auf spezifische Anwendungen angepasst sind. In OTFTs wird die größtmögliche Mobilität von Elektronen erwünscht. Typischerweise ist die Leitfähigkeit kristalliner organischer Materialien anisotrop und hängt stark von der elektronischen Kupplung mit den benachbarten Molekühlen in den verschiedenen kristallographischen Richtungen ab. Aus diesem Grund sind hoch geordnete kristalline organische Dünnschichten für elektronische Anwendungen erforderlich. Bei OLEDs kann die Abwesenheit von weiträumigen Anordnungen der amorphen Schichten in einer glatten Oberfläche und einer effizienten Strahlungsrekombination resultieren. Diese erlaubt die Verwirklichung von organisch-optoelektronischen Hoch-Performance-Bauteilen. Daher sind amorphe organische Dünnschichten in diesem Falle zu bevorzugen. In dieser Dissertation wurden Wachstum, Morphologie und Struktur von sowohl kristallinen als auch amorphen organischen dünnschichtigen Oberflächen untersucht. Für das Wachstum kristalliner organischer Oberflächen im Fall von Perylen betrachten wir zwei verschiedene Themen: die Temperaturabhängigkeit von Dislokationen in Perylen-Schichten und die Temperaturabhängigkeit des Wachstums dünnschichtiger Perylen-Schichten auf Goldsubstrat. Die Temperaturabhängigkeit von Dislokationen in Perylen-Schichten wurde untersucht, um ein besseres Verständnis von Spiral-Wachstumsmechanismen in Perylen-Schichten bei variierenden Substrattemperaturen zu erhalten. Oberflächenmorphologie und Struktureigenschaften wurden mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Röntgenbeugung (XRD) untersucht. Anschießend wurden für die Studie der Temperaturabhängigkeit des Wachstums dünner Perylen-Schichten auf Goldsubstraten die molekularen Schwingungen von Perylen-Schichten untersucht und mit den strukturellen Eigenschafen in Bezug gebracht. Dies schließt auch Oberflächenmorphologie mit ein, untersucht durch FT-IR (Fourier-Transform-Infrarot -Spektroskopie), XRD und AFM. In dem folgenden Kapitel über das Wachstum amorpher organischer Dünnschichten im Fall von a-NPD wurden zwei verschiedene Depostitionstechniken ausgewählt. Es handelt sich um Vakuumthermische Verdampfung (VTE) und organische Gasphaseabscheidung (OVPD). Eine Untersuchung über den Einfluss der Abscheidungsparameter auf die Schichteigenschaften wurde durchgeführt. Anschießend wurde mit Hilfe von AFM und der Röntegenreflektrometrie (XRR) Oberflächenmorphologie und Struktureigenschaften untersucht.

A growing research effort in organic electronics has been developped rapidly to utilize the electronic and optical properties of organic materials (polymers and oligomers) and hybrids (organic-inorganic composites) through novel material synthesis, thin film deposition techniques and many mores. Several applications, e.g. organic thin film transistors (OTFTs) and organic light emitting devices (OLEDs), have been envisioned in both academic research and industry. An understanding of thin film growth is crucial to tailor surface morphologies and organic film properties suitable for specific applications. In OTFTs, the highest possible electron mobilities are desired. Typically, the conductivity in crystalline organic materials is anisotropic and strongly depends upon the electronic coupling between the neighboring molecules in the different crystallographic directions. Therefore, highly textured crystalline organic thin films are required for electronic applications. In OLEDs, the absence of long-range order in amorphous films can result in smooth surfaces and effcient radiative recombination, which allows for the realization of high performance organic optoelectronic devices. Amorphous organic thin film hence are preferable in this case. In this dissertation, the growth, morphology and structure of organic thin films both of crystalline and amorphous films has been investigated. For the crystalline organic thin film growth in the case of perylene, we focus on two different topics, i.e. temperature dependence of dislocation formation in perylene films and the temperature dependence of perylene thin film growth on gold substrate. The temperature dependence of dislocation formation in perylene films has been studied to obtain a better understanding of dislocation-assisted growth in perylene films upon changing substrate temperatures. The surface morphology and structural properties have been studied by atomic force microscopy (AFM) and X-ray diffractometry (XRD). Subsequently, for the study of the temperature dependence of perylene thin film growth on gold substrates, molecular vibrations in the perylene films are studied and related to structural properties, including surface morphology, as investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), XRD and AFM, respectively. In a subsequent chapter for the amorphous organic thin film growth in the case of a-NPD, two different deposition techniques, Organic Vapor Phase Deposition (OVPD) and Vacuum Thermal Evaporation (VTE), were chosen. A study of the influence of deposition parameters, on film properties has been performed. Subsequently, AFM and X-ray reflectometry (XRR) have been employed to investigate film morphology and structural properties.

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