表面增强拉曼光谱(SERS)是一种具有超灵敏检测能力的谱学技术, 可以在单分子水平上检测分子结构的动态变化过程。 烷基硫醇的自组装膜是一类典型的类晶态有序结构薄膜, 在仿生、 材料、 电子和化学等领域有着重要的应用, 越来越受到人们的关注。 本文利用SERS对正己硫醇(hexanethiol, HT)分子在银基底上的吸附和组装过程进行研究, 对HT的拉曼和自组装膜SERS光谱进行了指认。 根据C—S, C—C和CH3键结构的反式和旁式的特征光谱信息, 研究HT吸附在银纳米粒子表面的构象, 以及自组装膜结构的有序性。 研究了吸附时间和浓度两个因素对成膜规律产生的影响。 实验结果表明, 当HT溶液浓度较高时, HT单层膜成膜速率较快, 且有序性较好; 当HT溶液浓度较低时, HT单层膜成膜速率较慢, 且有序性较差。 这一研究结果对成膜动力学以及烷基硫醇的有序单层膜的制备具有重要的指导意义, 为基于烷基硫醇的自组装单层膜在防腐、 器件和生物方面的应用奠定了基础。

研究了不同界面修饰层对酞菁氧钒(VOPc)薄膜晶体管性能的影响.通过AFM图谱分析不同界面修饰层上VOPc薄膜的生长行为,通过半导体参数测试仪测试分析不同界面上器件的电学特性.实验结果表明,十八烷基三氯硅烷(OTS-18)修饰后生长的VOPc薄膜,比正辛基三氯硅烷(OTS-8)和苯基三氯硅烷(PTS)修饰后的薄膜晶体尺寸更大、质量更优;基于OTS-18修饰的底栅顶接触型VOPc有机薄膜晶体管,在4种结构器件中具有最高的场效应迁移率(051 cm2/V·s),相对于未修饰的器件迁移率提高了近40倍.较长的烷基链能够有效地隔绝VOPc分子和二氧化硅之间的相互作用,利于形成大晶粒尺寸、少缺陷的优质薄膜,获得高迁移率的TFT器件.绝缘层表面自组装单分子层的厚度对其上薄膜的生长行为和相应器件的性能影响极为明显,这一结论对有机半导体薄膜生长和器件制备具有指导意义.

解决铜铜键合工艺中的铜氧化问题对于三维集成技术具有重要意义。选用1-己硫醇做临时钝化剂, 通过自组装形式形成单层膜附着于铜表面, 以防止铜在存放时与空气接触而发生氧化, 键合前再使用乙醇等有机溶剂去除该单层膜。为了评估1-己硫醇的钝化效果, 采用接触角作为主要指标对实验结果进行评价。研究表明, 样片表面经过1-己硫醇处理后, 接触角极大增加, 并在空气中长时间保持稳定, 说明1-己硫醇具有良好的钝化效果, 采用此方法得到了高质量的铜铜热压键合样片。

将分子自组装单层膜技术应用于铁电液晶取向, 结合传统摩擦技术制备了非对称取向的铁电液晶器件。采用在液晶相变过程中不施加电场的简易制备方法, 获得了铁电液晶的均一排列。且对比实验表明, 自组装膜末端基团极性越大, 器件对比度越高。通过分子模拟和排列机理分析认为自组装膜极性端基的引入, 基板附近处液晶分子偶极和自组装膜端基基团相互作用, 导致自组装取向层和摩擦取向层表面处铁电液晶分子的偶极指向一致性, 通过器件表面-内部液晶分子排列的诱导作用, 从而实现了铁电液晶器件的单畴无缺陷排列。

制备了以Ag/SAM/m-MTDATA为复合空穴注入层的NPB/Alq3双层异质结发光器件，研究了器件的性能并与传统的器件进行了对比。考察了银膜厚度的变化对器件性能的影响。研究了光谱窄化以及微腔效应对器件的影响。研究结果表明：在ITO表面制备4-FTP自组装单分子膜修饰的5 nm厚的金属银膜，可以在保持阳极透明性的基础上，增强空穴的注入，改善界面的形貌，进而提高器件性能。制备的ITO/Ag/SAM/m-MTDATA/NPB/Alq3/LiF/Al器件的启亮电压为4 V，最大电流效率为6.9 cd/A, 最大亮度为34 680 cd/m2(12 V)；优于以ITO为阳极的对比器件(25 300 cd/m2 @12 V)。

采用极性自组装单层膜和摩擦的方法制备了非对称的液晶盒。在铁电液晶相变的过程中不施加电场,得到了排列均一的铁电液晶器件。实验表明:极性自组装单层膜极性越大器件的对比度越高。经过分析得出该器件液晶分子取向机理为:基板附近的铁电液晶通过偶极和极性自组装膜的作用,使得靠近自组装膜表面处的偶极和靠近摩擦表面的偶极的指向相同,通过分子的相互作用使得体内分子排列方向一致。