搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

FePc与TiO2(110)及C60界面电子结构研究

万力 曹亮 张文华 韩玉岩 陈铁锌 刘凌云 郭盼盼 冯金勇 徐法强

FePc与TiO2(110)及C60界面电子结构研究

万力, 曹亮, 张文华, 韩玉岩, 陈铁锌, 刘凌云, 郭盼盼, 冯金勇, 徐法强
PDF
导出引用
导出核心图
  • 基于C60受体和有机分子给体的太阳能电池是目前非常重要的一个研究热点, 利用同步辐射真空紫外光电子能谱(SRUPS) 技术研究了酞菁铁(FePc)与TiO2(110)及C60的界面电子结构, 以及FePc与C60分子混合薄膜的电子结构. SRUPS价带谱显示, FePc沉积在化学计量比与还原态两种不同的TiO2(110)表面时, FePc分子的HOMO能级均随FePc厚度的变化发生了移动, 而在化学计量比的TiO2(110)表面位移较大, 同时发生界面能带弯曲, 说明存在从有机层向衬底的电子转移. 在FePc/C60和C60/FePc界面形成过程中, FePc与C60分子的最高占据分子轨道(HOMO)位移大小基本相同. 由界面能级排列发现, 在FePc与C60的混合薄膜中, FePc分子的HOMO与C60分子的最高占据分子轨道能级差较大, 这有利于提高器件开路电压, 改善器件性能.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10975138, 11175172)资助的课题.
    [1]

    Coakley K M, McGehee M D 2004 Chem. Mater. 16 4533

    [2]

    Li G, Shrotriya V, Huang J, Yao Y, Moriarty T, Emery K, Yang Y 2005 Nature Materials 4 864

    [3]

    Aristov V Y, Molodtsova O V, Maslyuk V V, Vyalikh D V, Bredow T, Mertig I, Preobrajenski A B, Knupfer M 2010 Org. Electron. 11 1461

    [4]

    Sun J T, Pan L D, Hu H, Du S X, Gao H J 2010 Chin. Phys. B 19 097809

    [5]

    Ruden P 2011 Nature Materials 10 8

    [6]

    Opitz A, Bronner M, Brütting W, Himmerlich M, Schaefer J, Krischok S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 212112

    [7]

    Gao W Y, Kahn A 2002 Org. Electron. 3 53

    [8]

    Park S H, Jeong J G, Kim H J, Park S H, Cho M H, Cho S W, Yi Y J, Heo M Y, Sohn H 2010 Appl. Phys. Lett. 96 013302

    [9]

    Allemond P M, Koch A, Wudl F, Rubin Y, Diederih F, Alvarez M M, Anz S J, Whetten R L 1991 J. Am. Chem. Soc. 113 1050

    [10]

    Neugebauer H, Brabec C J, Hummelen J C, Sariciftci N S 2000 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 61 35]

    [11]

    Yuan G C, Xu Z, Zhao S L, Zhang F J, Jiang W W, Huang J Z, Song D D, Zhu H N, Huang J Y, Xu X R 2008 Acta Phys. Sin. 57 5911 (in Chinese) [袁广才, 徐征, 赵谡玲, 张福俊, 姜薇薇, 黄金昭, 宋丹丹, 朱海娜, 黄金英, 徐叙瑢 2008 物理学报 57 5911]

    [12]

    Kim I, Haverinen H M, Wang Z X, Madakuni S, Kim Y, Li J, Jabbour G E 2009 Chem. Mater. 21 4256

    [13]

    Evangelista F, Ruocco A, Corradini V, Donzello M P, Mariani C, Betti M G 2003 Surf. Sci. 531 123

    [14]

    Hill I G, Kahn A, Soos Z G, Pascal R A 2000 Chem. Phys. Lett. 327 181

    [15]

    Scott J C 2003 J. Vac. Sci. Tech. A 21 521

    [16]

    Watanabe M, Sano K, Inoue M, Takagi T, Nakao T, Yokoa K, Takada J 1998 Appl. Surf. Sci. 663 130

    [17]

    Sato N, Yoshida H, Tsutsumi K 2003 Synth. Metals 133 673

    [18]

    Li Q X, Yang J Y, Li Z Y, Hou J G, Zhu Q S 2001 Acta Phys. Sin. 50 1877 (in Chinese) [李群祥, 杨金龙, 李震宇, 侯建国, 朱清时 2001 物理学报 50 1877]

    [19]

    Dou W D, Song F, Huang H, Bao S N, Chen Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 628 (in Chinese) [窦卫东, 宋飞, 黄寒, 鲍世宁, 陈桥 2008 物理学报 57 628]

    [20]

    Kessler B 1998 Appl. Phys. A 67 125

    [21]

    Palmgren P, Priya B R, Niraj N P P, Göthelid M 2006 Solar Energy Materials & Solar Cells 90 3602

    [22]

    Zhang W H, Mo X, Wang G D, Wang L W, Xu F Q, Pan H B, Shi M M, Chen H Z, Wang M 2007 Acta Phys. Sin. 56 4936 (in Chinese) [张文华, 莫雄, 王国栋, 王立武, 徐法强, 潘海斌, 施敏敏, 陈红征, 汪茫 2007 物理学报 56 4936]

    [23]

    Ohno T R, Chen Y, Harvey S E, Kroll G H, Weaver J H, Hauer R E, Smalley R E 1991 Phys. Rev. B 44 13747

    [24]

    Gentry K P, Gredig T, Schuller I K 2009 Phys. Rev. B 80 174118

    [25]

    Jiang Z Q, Zhang W H, Jin L, Yang X, Xu F Q, Zhu J F, Huang W X 2007 J. Phys. Chem. C 111 12434

    [26]

    Thomas A G, Flavell W R, Kumarasinghe A R, Tsoutou D, Khan N, Chatwin C, Rayner S, Smith G C, Stochbauer R L, Warren S, Johal T K, Patel S, Holland D 2007 Phys. Rev. B 75 035105

    [27]

    Jin D 2011 Ph. D. Dissertation (Hangzhou: Zhejiang University) (in Chinese) [金丹 2011 博士学位论文 (杭州: 浙江大学)]

    [28]

    Lozzi L, Santucci S 2011 J. Chem. Phys. 134 114709

    [29]

    Vogtenhuber D, Podloucky R, Redinger J, Hebenstreit E L D, Hebenstreit W, Diebold U 2002 Phys. Rev. B 65 125411

    [30]

    Akaike K, Opitz A, Wager J L, Brütting W, Kanai K, Ouchi Y, Seki K 2010 Org. Electron. 11 1853

    [31]

    Yen J C, Sheng H Y, Chain S H 2009 Chem. Rev. 109 5868

    [32]

    Å hlund J, Nilson K, Schiessling J, Kjeldaard L, Berner S, Må rtensson N, Puglia C, Brena B, Nyberg M, Luo Y 2006 J. Chem. Phys. 125 034709

  • [1]

    Coakley K M, McGehee M D 2004 Chem. Mater. 16 4533

    [2]

    Li G, Shrotriya V, Huang J, Yao Y, Moriarty T, Emery K, Yang Y 2005 Nature Materials 4 864

    [3]

    Aristov V Y, Molodtsova O V, Maslyuk V V, Vyalikh D V, Bredow T, Mertig I, Preobrajenski A B, Knupfer M 2010 Org. Electron. 11 1461

    [4]

    Sun J T, Pan L D, Hu H, Du S X, Gao H J 2010 Chin. Phys. B 19 097809

    [5]

    Ruden P 2011 Nature Materials 10 8

    [6]

    Opitz A, Bronner M, Brütting W, Himmerlich M, Schaefer J, Krischok S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 212112

    [7]

    Gao W Y, Kahn A 2002 Org. Electron. 3 53

    [8]

    Park S H, Jeong J G, Kim H J, Park S H, Cho M H, Cho S W, Yi Y J, Heo M Y, Sohn H 2010 Appl. Phys. Lett. 96 013302

    [9]

    Allemond P M, Koch A, Wudl F, Rubin Y, Diederih F, Alvarez M M, Anz S J, Whetten R L 1991 J. Am. Chem. Soc. 113 1050

    [10]

    Neugebauer H, Brabec C J, Hummelen J C, Sariciftci N S 2000 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 61 35]

    [11]

    Yuan G C, Xu Z, Zhao S L, Zhang F J, Jiang W W, Huang J Z, Song D D, Zhu H N, Huang J Y, Xu X R 2008 Acta Phys. Sin. 57 5911 (in Chinese) [袁广才, 徐征, 赵谡玲, 张福俊, 姜薇薇, 黄金昭, 宋丹丹, 朱海娜, 黄金英, 徐叙瑢 2008 物理学报 57 5911]

    [12]

    Kim I, Haverinen H M, Wang Z X, Madakuni S, Kim Y, Li J, Jabbour G E 2009 Chem. Mater. 21 4256

    [13]

    Evangelista F, Ruocco A, Corradini V, Donzello M P, Mariani C, Betti M G 2003 Surf. Sci. 531 123

    [14]

    Hill I G, Kahn A, Soos Z G, Pascal R A 2000 Chem. Phys. Lett. 327 181

    [15]

    Scott J C 2003 J. Vac. Sci. Tech. A 21 521

    [16]

    Watanabe M, Sano K, Inoue M, Takagi T, Nakao T, Yokoa K, Takada J 1998 Appl. Surf. Sci. 663 130

    [17]

    Sato N, Yoshida H, Tsutsumi K 2003 Synth. Metals 133 673

    [18]

    Li Q X, Yang J Y, Li Z Y, Hou J G, Zhu Q S 2001 Acta Phys. Sin. 50 1877 (in Chinese) [李群祥, 杨金龙, 李震宇, 侯建国, 朱清时 2001 物理学报 50 1877]

    [19]

    Dou W D, Song F, Huang H, Bao S N, Chen Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 628 (in Chinese) [窦卫东, 宋飞, 黄寒, 鲍世宁, 陈桥 2008 物理学报 57 628]

    [20]

    Kessler B 1998 Appl. Phys. A 67 125

    [21]

    Palmgren P, Priya B R, Niraj N P P, Göthelid M 2006 Solar Energy Materials & Solar Cells 90 3602

    [22]

    Zhang W H, Mo X, Wang G D, Wang L W, Xu F Q, Pan H B, Shi M M, Chen H Z, Wang M 2007 Acta Phys. Sin. 56 4936 (in Chinese) [张文华, 莫雄, 王国栋, 王立武, 徐法强, 潘海斌, 施敏敏, 陈红征, 汪茫 2007 物理学报 56 4936]

    [23]

    Ohno T R, Chen Y, Harvey S E, Kroll G H, Weaver J H, Hauer R E, Smalley R E 1991 Phys. Rev. B 44 13747

    [24]

    Gentry K P, Gredig T, Schuller I K 2009 Phys. Rev. B 80 174118

    [25]

    Jiang Z Q, Zhang W H, Jin L, Yang X, Xu F Q, Zhu J F, Huang W X 2007 J. Phys. Chem. C 111 12434

    [26]

    Thomas A G, Flavell W R, Kumarasinghe A R, Tsoutou D, Khan N, Chatwin C, Rayner S, Smith G C, Stochbauer R L, Warren S, Johal T K, Patel S, Holland D 2007 Phys. Rev. B 75 035105

    [27]

    Jin D 2011 Ph. D. Dissertation (Hangzhou: Zhejiang University) (in Chinese) [金丹 2011 博士学位论文 (杭州: 浙江大学)]

    [28]

    Lozzi L, Santucci S 2011 J. Chem. Phys. 134 114709

    [29]

    Vogtenhuber D, Podloucky R, Redinger J, Hebenstreit E L D, Hebenstreit W, Diebold U 2002 Phys. Rev. B 65 125411

    [30]

    Akaike K, Opitz A, Wager J L, Brütting W, Kanai K, Ouchi Y, Seki K 2010 Org. Electron. 11 1853

    [31]

    Yen J C, Sheng H Y, Chain S H 2009 Chem. Rev. 109 5868

    [32]

    Å hlund J, Nilson K, Schiessling J, Kjeldaard L, Berner S, Må rtensson N, Puglia C, Brena B, Nyberg M, Luo Y 2006 J. Chem. Phys. 125 034709

  • [1] 高虹, 朱卫华, 唐春梅, 耿芳芳, 姚长达, 徐云玲, 邓开明. 内掺氮富勒烯N2@C60的几何结构和电子性质的密度泛函计算研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1707-1711. doi: 10.7498/aps.59.1707
    [2] 徐征, 赵谡玲, 张福俊, 孔超, 曹文喆, 龚伟, 刘瑞, 曹晓宁. 利用不同阴极缓冲层来改善Pentacene/C60太阳能电池的性能. 物理学报, 2011, 60(5): 058801. doi: 10.7498/aps.60.058801
    [3] 何少龙, 李宏年, 王晓雄, 李海洋, I. Kurash, 钱海杰, 苏 润, M. I. Abbas, 钟 俊, 洪才浩. Yb2.75C60同步辐射光电子能谱. 物理学报, 2005, 54(3): 1400-1405. doi: 10.7498/aps.54.1400
    [4] 陈祥磊, 孔 伟, 翁惠民, 叶邦角. 碳同素异形体中的正电子理论. 物理学报, 2008, 57(5): 3271-3275. doi: 10.7498/aps.57.3271
    [5] 王国栋, 张 旺, 张文华, 李宗木, 徐法强. Fe/ZnO(0001)界面的同步辐射光电子能谱研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3468-3472. doi: 10.7498/aps.56.3468
    [6] 李宏年. Rb掺杂C60单晶的相衍变和电子态. 物理学报, 2004, 53(1): 248-253. doi: 10.7498/aps.53.248
    [7] 李智浩, 曹亮, 郭玉献. 苝四甲酸二酐薄膜电子结构的同步辐射共振光电子能谱研究. 物理学报, 2017, 66(22): 224101. doi: 10.7498/aps.66.224101
    [8] 蔡春锋, 张兵坡, 黎瑞锋, 徐天宁, 毕岗, 吴惠桢, 张文华, 朱俊发. 利用同步辐射光电子能谱技术测量ZnO/PbTe异质结的能带带阶. 物理学报, 2014, 63(16): 167301. doi: 10.7498/aps.63.167301
    [9] 张旺, 徐法强, 王国栋, 张文华, 李宗木, 王立武, 陈铁锌. Fe/ZnO (0001)体系界面相互作用中薄膜厚度效应的光电子能谱研究. 物理学报, 2011, 60(1): 017104. doi: 10.7498/aps.60.017104
    [10] 潘宵, 鞠焕鑫, 冯雪飞, 范其瑭, 王嘉兴, 杨耀文, 朱俊发. F8BT薄膜表面形貌及与Al形成界面的电子结构和反应. 物理学报, 2015, 64(7): 077304. doi: 10.7498/aps.64.077304
    [11] 曹亮, 张文华, 陈铁锌, 韩玉岩, 徐法强, 朱俊发, 闫文盛, 许杨, 王峰. 苝四甲酸二酐在Au(111)表面的取向生长及电子结构研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1681-1688. doi: 10.7498/aps.59.1681
    [12] 高云, 王仁树, 邬小林, 程佳, 邓天郭, 闫循旺, 黄忠兵. 钾掺杂对三联苯的超导特性探寻. 物理学报, 2016, 65(7): 077402. doi: 10.7498/aps.65.077402
    [13] 邱庆春. T1uhg杨-泰乐系统:D5d势阱中的各向异性现象. 物理学报, 2003, 52(4): 958-969. doi: 10.7498/aps.52.958
    [14] 邱庆春. T1u×hg Jahn-Teller系统:D3d势阱中的频率分解与能级分裂. 物理学报, 2004, 53(7): 2292-2298. doi: 10.7498/aps.53.2292
    [15] 徐志成, 钟伟荣. C60轰击石墨烯的瞬间动力学. 物理学报, 2014, 63(8): 083401. doi: 10.7498/aps.63.083401
    [16] 何少龙, 李宏年, 李海洋, 张寒洁, 吕 斌, 何丕模, 鲍世宁, 徐亚伯. Yb掺杂C60薄膜的x射线光电子能谱研究. 物理学报, 2004, 53(3): 915-921. doi: 10.7498/aps.53.915
    [17] 李宏年, 徐亚伯, 鲍世宁, 李海洋, 何丕模, 钱海杰, 刘凤琴, 易·奎热西. C60单晶价带色散的同步辐射光电子谱研究. 物理学报, 2000, 49(6): 1144-1147. doi: 10.7498/aps.49.1144
    [18] 陈艳, 董国胜, 张明, 金晓峰, 范朝阳, 陆尔东, 潘海斌, 徐彭寿, 张新夷. Mn/GaAs(100)界面电子结构的同步辐射光电子能谱研究. 物理学报, 1995, 44(1): 145-151. doi: 10.7498/aps.44.145
    [19] 李宏年, 何少龙, 李海洋. Yb2.75C60价带光电子能谱. 物理学报, 2004, 53(1): 244-247. doi: 10.7498/aps.53.244
    [20] 陆尔东, 徐世宏, 徐彭寿, 班大雁, 方容川, 薛剑耿. Si/ZnS极性界面能带偏移的同步辐射光电子能谱研究. 物理学报, 1997, 46(9): 1817-1825. doi: 10.7498/aps.46.1817
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  2265
  • PDF下载量:  897
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-12
  • 修回日期:  2012-03-05
  • 刊出日期:  2012-09-05

FePc与TiO2(110)及C60界面电子结构研究

  • 1. 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 核科学技术学院, 合肥 230029
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10975138, 11175172)资助的课题.

摘要: 基于C60受体和有机分子给体的太阳能电池是目前非常重要的一个研究热点, 利用同步辐射真空紫外光电子能谱(SRUPS) 技术研究了酞菁铁(FePc)与TiO2(110)及C60的界面电子结构, 以及FePc与C60分子混合薄膜的电子结构. SRUPS价带谱显示, FePc沉积在化学计量比与还原态两种不同的TiO2(110)表面时, FePc分子的HOMO能级均随FePc厚度的变化发生了移动, 而在化学计量比的TiO2(110)表面位移较大, 同时发生界面能带弯曲, 说明存在从有机层向衬底的电子转移. 在FePc/C60和C60/FePc界面形成过程中, FePc与C60分子的最高占据分子轨道(HOMO)位移大小基本相同. 由界面能级排列发现, 在FePc与C60的混合薄膜中, FePc分子的HOMO与C60分子的最高占据分子轨道能级差较大, 这有利于提高器件开路电压, 改善器件性能.

English Abstract

参考文献 (32)

目录

    /

    返回文章
    返回