有机场效?/span>晶体?span>?/span>有机传感器、存储器件和柔性电(sh)?span>{有机电(sh)子器件的重要l成部分?span>?/span>有机场效?/span>晶体?span>中，载流子以q于基底的方向传输以获得高q移率。有机半g层中高度有序的分子结构是载流子高效传输的关键Q因此调控有机半g有序生长对制备高质量有机?sh)子器g臛_重要?/span>
q日Q山东大学热U学与工E研I中心王鑫煜Nl在?/span>Applied Surface Science》上发表?jin)题?/span>?/span>Atomistic insights into dynamic growth of pentacene thin films on metal surfaces functionalized with self-assembled monolayers”的论文。该论文研究?jin)有机小分子半导体ƈ五苯Q?/span>pentaceneQ在不同自组装单分子层（SAMQ修饰的金（AuQ表面上的动力学生长行ؓ(f)Qؓ(f)有机?sh)子器g的制备提供了(jin)重要的理论指对{山东大学热U学与工E研I中心硕士研I生王维韬ؓ(f)论文W一作者?/span>此研I得到国家自然科学基金等资助支持?/span>
I SAM和粗p度对生长的影响
q五苯分子在六种不同表面形态结构的基底表面Q光滑裸金、粗p裸金、光?/span>SAM(-CH3)、光?/span>SAM(-COOH)?/span>_糙SAM(-CH3)?span>_糙SAM(-COOH)Q?/span>的沉U过E?span>如图1所C?/span>。在沉积初期Qƈ五苯分子?/span>qh形态出现ƈ聚集在基底上。在光滑裔R和粗p裸?/span>表面Qƈ五苯分子q?span>聚集Q随着沉积q程的进行呈Cl岛状生长模式?span>研究发现Q?/span>不同官能团的SAM?x)?jing)响ƈ五苯分子的初始分布，在光?/span>SAM(-CH3)表面q五苯分子均匀分布Q?span>?/span>在光?/span>SAM(-COOH)表面则們于较早的形成晶核。尽ƈ五苯分子?span>q于基?/span>Q但?/span>SAM的加?span>?/span>使ƈ五苯分子取向更加有序。粗p?/span>SAM(-CH3)?/span>SAM(-COOH)表面沉积l果表明Qƈ五苯分子在这两种表面上均能Ş成直立的分子层，而且_糙SAM(-COOH)表面形成?jin)两层直立分子层Q更有利于ƈ五苯的生ѝ?/span>
?/span>1 q五苯在不同基底?/span>动力?/span>生长q程?/span>
研究q监了(jin)q五苯分子在_糙SAM(-CH3)?span>_糙SAM(-COOH)表面?span>?/span>q_倾斜角和质心高度随沉U分子数的变化（?/span>2Q。随着沉积分子数的增加Q在两种表面上第一层分子（ML1Q?/span>的^均倾斜角从0?q速变化到80?Q?span>q后保持稳定，q表?/span>ML1分子发生?jin)重新定?span>Q而且在粗p?/span>SAM(-COOH)表面上ƈ五苯形成?jin)第二层直立分子?/span>同时Q直?span>晶体岛Ş?span>后，每层的质心高?span>保持不变Q?/span>SAM(-COOH)表面上不同分子层质心高度的变化说明Ş成的q五苯薄膜具有阶梯Ş貌，q与文献中ƈ五苯生长的实验结果一致?/span>
?/span>2 Q?/span>aQ粗p?/span>SAM(-CH3)?/span>_糙SAM(-COOH)表面上不同分子层的^均倾斜角随沉积分子数的变化。（bQ粗p?/span>SAM(-CH3)?/span>_糙SAM(-COOH)表面上不同分子层的质心高度随沉积分子数的变化?/span>
II 温度对生长的影响
另外Q基?/span>温度也会(x)?span>不同表面上的q五?/span>成核产生影响?span>较高?/span>温度?span>延迟两个_糙SAM表面?/span>晶核出现?span>重新定向Q这U现象在_糙SAM(-CH3)表面更ؓ(f)明显?span>研究计算?jin)不同基底温度?/span>q五苯分子间怺作用能（EPen-PenQ?span>以及(qing)q五?span>?/span>SAM分子间相互作用能Q?/span>EPen-SAMQ的变化。如?/span>3所C，当沉U分子超q一定数量时Q?/span>EPen-Pen?/span>急剧上升Q?/span>EPen-SAM?span>出现反弹Q说明两者间发生?jin)能量交换；此?/span>q五苯晶核倾斜?span>也随之发生变化，q就表明q五?/span>-q五苯和q五?/span>-SAM分子间的能量交换驱动?/span>晶核转向?span>随着基底温度的升高，q五?/span>-q五苯分子和q五?/span>-SAM分子间的能量交换出现延迟Q但晶核的重新定向过E进行更快?/span>
?/span>3 ?/span>350?/span>500 K的基底温度下Q（a-dQ粗p?/span>SAM(-CH3)表面和（e-hQ粗p?/span>SAM(-COOH)表面上，q五苯分子间怺作用能（EPen-PenQ?/span>q五?/span>?/span>SAM分子间相互作用能Q?/span>EPen-SAMQ以?qing)ƈ五苯晶核q_倾斜角随沉积分子数的变化?/span>
III 自由能对生长的媄(jing)?/span>
Z(jin)揭示基底_糙度对有机半导体分子生长的影响Q研I进一步计了(jin)薄膜表面自由能（?/span>4Q。结果表明，_糙度会(x)引v表面自由能的变化Q从而调控了(jin)有机半导体分子沉U的动力学行为。同Ӟ在ƈ五苯薄膜台阶边缘两侧存在局?/span>自由能的最大值和最?span>Q这Ş成了(jin)Ehrlich-Schw?bel势垒。由于ƈ五苯的（0 0 1Q取向具有最的能量Q?span>因此沉积在基底上的ƈ五苯分子更們于沿着能量减小的\径向台阶边缘Ud?span>辑ֈ最E_状态，促?/span>q五苯以Q?/span>0 0 1Q取向直立依附在台阶边缘。同ӞEhrlich-Schw?bel势垒ȝ?/span>q五苯分子跨?span>台阶边缘Q沉U在不同分子层上的ƈ五苯分子只能在当前分子层UdQ促q了(jin)q五苯阶?/span>形貌的Ş成?/span>
?/span>4 _糙SAM(-COOH)?/span>?/span>?/span>ML1?/span>ML2的表面自p分布?/span>
作者简?/strong>
王鑫?/span>Q山东大学热U学与工E研I中心副教授Q博士生导师Q中国工E热物理学会(x)传热传质分会(x)青年委员?x)委员，中国复合材料学?x)导热复合材料专业委员?x)委员，入选“山东大学青q学者未来计划”。主要从事微U_度传热及(qing)能量转换、电(sh)子器件热理、强化传热与节能技术、新能源开发与利用{领域的研究。先后主持国家自然科学基金、山东省重点研发计划、山东省自然U学基金{多国家、省部目Q在国内外重要学术期刊发?/span>SCI论文50余篇Q其?/span>6论文入选“封面论文”?/span>
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152203
