1 兰州文理学院 电子信息工程学院, 甘肃 兰州 730000
2 兰州大学 物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
对PTCDA的分子结构及其化学键的形成进行了分析, 并讨论了晶面指数(100)Si单晶的晶格结构。在此基础上, 评述了PTCDA分子在P-Si单晶(100)晶面上生长的机理, 并制备了样品PTCDA/P-Si(100)。利用XRD对样品测试得出, 在P-Si(100)晶面上沉积的PTCDA薄膜中仅存在α物相。利用XPS对样品测试得出, 在其界面层中PTCDA酸酐中的4个羟基O原子与C原子结合, 其结合能为532.4 eV; 苝核基团外围的8个C、H原子以共价键结合, 其结合能为289.0 eV; 在界面处, 悬挂键上的Si原子与PTCDA酸酐中的C、O原子结合, 形成C—Si—O键及C—Si键, 构成了界面层的稳定结构。
有机半导体材料PTCDA P-Si(100)晶面 生长机理 organic semiconducot material PTCDA P-type Si(100) crystal face growing mechanism
1 兰州文理学院电子信息工程学院, 甘肃 兰州 730000
2 兰州大学物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
3 兰州大学化学化工学院, 甘肃 兰州 730000
采用真空升华的方法, 对国产纯度为98%的苝四甲酸二酐（简称PTCDA）粉末, 在其升华点450 ℃进行了提纯。 应用朗伯比尔定律及紫外-可见光分光光度计测试分析, 其纯度可达99.8%; 利用元素分析仪, 对提纯前、 后分子中的C元素和H元素含量进行了对比测定, 结果表明提纯后的PTCDA分子中C和H含量十分接近理论值; 采用核磁共振（NMR）谱, 研究了分子中H元素的归属得出, 处于两种不同化学环境中的H原子数目相等并且它位于芳环上, 其分子中存在酸酐; 对PTCDA分子的化学键的形成讨论后得出, 高纯度PTCDA分子中的C, H, O原子主要以共价键结合; 使用X射线衍射（XRD）仪, 测试分析了这种有机材料的结晶状态及其晶体结构指出, 提纯后的PTCDA多晶粉末存在α-PTCDA及β-PTCDA两种物相, 主要成份为α-PTCDA, 而β-PTCDA约占总成份的五分之一。 其晶胞属于平面单斜晶系底心点阵结构。 同时详细研究了在其升华点沉积在P型单晶Si（100）表面, 由此形成薄膜的晶体状态及其晶粒度的尺寸和能带结构。 高纯度α-PTCDA分子在P—Si单晶表面形成有机层单晶薄膜时, 在其薄膜的分子层平面的上、 下及其两侧, 将由π电子云所覆盖。 由于C, H和O原子最外层价电子轨道的交叠形成离域大π键, 从而产生价电子的共有化运动, 使其能级分裂为能带。 它的价带与第一紧束缚带的能量差为2.2 eV, 使这种有机材料具有半导体导电的性质, 本征载流子浓度为1014 cm-3, 属于弱p型有机半导体材料; 它与P—Si的交界面可形成同型异质结, 对可见光至近红外波段的光有很好地响应。
高纯度PTCDA 元素分析 核磁共振谱 X射线衍射谱 分子结构 High purified PTCDA Element analysis Nuclear magnetic resonance spectrum X-ray diffraction spectrum The molecular structure 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3714
1 兰州文理学院电子信息工程学院, 甘肃 兰州 730000
2 兰州大学物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
3 兰州大学应用有机化学国家重点实验室, 甘肃 兰州 730000
纯度为9.75%的有机半导体材料苝四甲酸二酐(PTCDA),在其升华点进行了真空升华提纯,其纯度可达99.9%.利用质谱、红外光谱及X光电子能谱对这种高纯材料进行了测试并详细分析了其分子结构、化学键的形成、原子在晶格平衡位置的振动模式、电子的组态和原子的结合能的变化.由红外光谱分析得出,苝四甲酸二酐的分子结构是中央5个C构所组成的苝核基团及位于苝核两端的两个酸酐组成,它们主要以共价键结合.晶格上的C原子在其平衡位置主要以伸缩振动为主.其分子中有大量可以自由移动的π电子;分子间离域大π键的交叠决定了苝四甲酸二酐的导电性能.由XPS谱分析得出,高纯度的苝四甲酸二酐中有结合能不同的两种C原子,结合能分别为:285.3和288.7 eV.它们对应于苝环及酸酐上的C原子.另外,有两种类型的O原子,即CO和C—O—C,其结合能分别为531.3和533.1 eV。
质谱 红外光谱 X光电子能谱 离域大π键 原子振动模式 结合能 Mass spectrometry Infrared spectroscopy X-ray photoelectron spectroscopy Delocalized big π bond Atomic vibrational modes Binding energy
1 兰州文理学院 电子信息工程学院, 甘肃 兰州730000
2 兰州大学 物理科学与技术学院, 甘肃 兰州730000
3 兰州大学 应用有机国家重点实验室, 甘肃 兰州730000
在光电探测器PTCDA/P-Si芯片的有机层表面, 成功制作出了比接触电阻为4.5×10-5 Ω·cm2的低阻欧姆接触层。利用X射线光电子能谱(XPS)对Al/Ni/ITO的欧姆接触层界面的电子状态进行了测试和分析。结果表明, ITO中的In3d及Sn3d各出现两个分裂能级的谱峰, 它们是In和Sn原子处于氧化环境的结合能。Ni2p有两个谱峰Ni2p(1)及Ni2p(2), 低结合能位置Ni2p(1)对应于Ni原子被X射线激发产生的谱峰, 说明Ni-ITO之间没有发生化学反应, Ni层阻止了Al层被氧化成Al2O3;高结合能Ni2p(2)谱峰说明已形成了Al3Ni冶金相, 有利于低阻欧姆接触层的形成。
有机光电探测器 低阻欧姆接触层 反应机理 X射线光电子能谱 organic photodetector low-resistance Ohmic contact layer reaction mechanism X-ray photoelectron spectroscopy
1 兰州大学 物理科学与技术学院,兰州 730000
2 甘肃联合大学 数学与信息学院,兰州 730000
通过对LED封装结构热模拟分析表明,模拟固晶胶粘贴部分失效的情况下,采用热导率为0.1 W/m·K的普通硅胶封装成的LED芯片最高温度为220.27°C,采用导热填料高热导率硅胶灌封的LED芯片最高温度可降低到122.71°C,大幅降低了芯片的温度。纳米ZnO导热填料高热导率硅胶,其填料颗粒的直径小于25 nm,透光率高,可适用于LED封装。高温加速老化结果表明,采用导热硅胶灌封的LED样品具有很好的热稳定性,LED高温老化2 000 h后,光通维持率保持在90％以上,避免了由于灌封材料和荧光粉老化产生的黑褐色覆盖层,提高热稳定性和器件使用寿命。
高热导率硅胶 半导体发光二极管 扫描电子显微镜 热模拟 thermal silicone LED SEM thermal simulation
1 兰州交通大学 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃 兰州 730070
2 西安交通大学 先进制造技术研究所,陕西 西安 710049
3 兰州大学 物理科学与技术学院,甘肃 兰州 730000
4 华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510631
以表面平整、粗糙的玻璃为衬底,在不同衬底温度下直流磁控溅射沉积a-Si薄膜,制备成glass/a-Si/Al样品,经退火处理制备了poly-Si薄膜。分别采用Raman光谱、XRD光谱等手段研究了衬底粗糙度以及衬底温度对铝诱导晶化(AIC)制备的poly-Si品质的影响。Raman光谱表明:所有样品在521cm-1都有尖锐、对称的Raman峰出现,表明样品完全结晶;XRD结果表明:poly-Si在(111)晶向择优生长;XRD在(111)处的半高宽值(FWHM)表明:玻璃衬底的形貌和a-Si沉积的温度对poly-Si的品质产生影响。200℃可能是AIC制备poly-Si薄膜时沉积a-Si时的最适温度。
a-Si薄膜 粗糙度 衬底温度 晶化 a-Si thin film Morphology Temperature of substrate Crystallization AIC AIC
1 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,四川,成都,610209
2 兰州大学物理科学与技术学院,甘肃,兰州,730000
用光刻和反应离子刻蚀的方法对硅材料光子晶体板的制作进行了研究.实验发现,与激光直写曝光相比,光刻曝光更有利于胶上图形的陡直度.扫描电子显微镜测试表明,反应离子刻蚀后得到深3.3μm,晶格周期10.95μm,占空比50%的孔状光子晶体板结构,孔的陡直度保持较好,基本满足设计要求.
光子晶体 光刻 离子蚀刻 激光直写 扫描电子显微镜
1 兰州大学物理系,甘肃,兰州,730000
2 北京机械工业学院基础部,北京,100085
用AFM对蓝色OLED的空穴传输层LiBq4/ITO和LiBq4/CuPc/ITO表面扫描.结果均呈岛状结构.LiBq4沉积在ITO上成膜较差,在CuPc上成膜较好.说明加入CuPc能有效改善LiBq4的成膜质量.XPS对样品表面In3d和Sn3d的电子状态分析也证实ITO表面沉积LiBq4膜存在裂缝,加入CuPc可抑制裂缝出现.分析指出,CuPc由于Cu(Ⅱ)离子半满的dx2-y2轨道在卟啉环平面内和氮强烈作用形成离域大π键,使LiBq4的沉积状态改善.
发光材料 蓝色OLED 缓冲层CuPc
