Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in epitaktisch gewachsenen organischen Heteroschichten
Final Report Abstract
Im hier dargestellten Projektzeitraum wurde die differentielle Reflexion an epitaktisch gewachsenen Molekülschichten weiter untersucht. Mit Hilfe eines von uns entwickelten numerischen Algorithmus konnten die optischen Konstanten der Schichten extrahiert werden, wodurch ein Vergleich der optischen Eigenschaften, speziell der Absorption, ein und desselben organischen Materials auf unterschiedlichen Substraten ermöglicht wird. Die Anwendung unserer experimentellen Methode gestattet es erstmals, direkt die Absorption ultradünner organischer Schichten (bis hinunter zu einer Schichtdicke von nur 0.1 ML, was bei aromatischen Molekülen einer effektiven Schichtdicke von nur 0.3 A entspricht) zu messen. Die gewonnen Resultate zeigen, dass es eine starke Abhängigkeit der optischen Eigenschaften von der Schichtstruktur gibt, und dass es möglich ist, bereits aus den optischen Spektren wesentliche Rückschlüsse auf die Struktur zu ziehen. Dies wurde z.B. am Vergleich der Spektren von Hexa-peri-hexabenzocoronen (HBC) auf Quarz und HOPG gezeigt. Am Beispiel von PTCDA auf KCI(100) konnten wir nachweisen, dass eine durch die Epitaxie bedingte kommensurable Struktur durch die Minimierung der inhomogenen Spektrenverbreiterung zu extrem geringen Spektrenbreiten führt, wie sie so zuvor nur in Tieftemperaturmessungen beobachtbar waren. Im Zusammenhang mit der Berechnung der optischen Konstanten ist es uns auch erstmals möglich geworden, den Verlauf der Oszillatorstärke pro Molekül schichtdickenabhängig zuuntersuchen. Hierbei wurde am System Titanyl-Phthalocyanin auf Au(111) eine unerwartete starke Zunahme der Oszillatorstärke um einen Faktor 3 bis zu einer Schichtdicke von 20 ML gefunden. Zusätzlich wurden epitaktische Schichten aus einem bis dahin für die organischanorganische Heteroepitaxie nicht untersuchten Materials, nämlich Quaterrylen (QT), hergestellt und eingehend strukturell untersucht. Im Bereich der organisch-organischen Heteroepitaxie wurde ein neues Heterosystem aus HBC und QT präpariert und strukturell charakterisiert. Dabei wurde gefunden, dass es sich dabei um einen weiteren Vertreter der von uns zuvor neu entdeckten "//ne-on-//ne-Epitaxie" handelt.
Publications
-
"In situ spectroscopy of OMBE-grown molecular films", WE-Heraeus Seminar "Organic Molecular Solids: Electronic States and Optical Properties", (Prof. Dr. P. Reineker), Bad Honnef, 17.-19.5.2004.
-
Fritz: "Ultradünne Molekülschichten für die molekulare Elektronik: Struktur und physikalische Eigenschaften", Technische Universität Graz, (Prof. Dr. W.E. Ernst), Graz, 2.6.2005.
-
H. Proehl, R. Nitsche, T. Dienel, K. Leo, and T. Fritz: "In situ differential reflectance spectroscopy of thin crystalline films of PTCDA on different substrates", Phys. Rev. B 71,165207 (2005).
-
R. Forker, T. Dienel, K. Müllen und T. Fritz: "Optical evidence for substrate-induced growth of ultrathin hexa-peri-hexabenzocoronene films on highly oriented pyrolytic graphite", Phys. Rev. B 74, 165410 (2006).
-
R. Franke, S. Franke, S.C.B. Mannsfeld, C. Wagner, T. Dienel und T. Fritz: "Epitaxial nanolayers of quaterrylene: influence of the substrate on the growth of the 1st and 2nd monolayer", Appl. Phys. Lett. 88,161907 (2006).
-
R. Nitsche and T. Fritz: "Determination of model-free Kramers-Kronig consistent optical constants of thin absorbing films from just one spectral measurement: Application to organic semiconductors", Phys. Rev. B 70, 195432 (2004).
-
S.C.B. Mannsfeld, K. Leo, and T. Fritz: "Line-on-line coincidence: a new type of epitaxy found in organic-organic heterolayers", Phys. Rev. Lett. 94, 056104 (2005).
-
T, Fritz: "Ultradünne Molekülschichten für die molekulare Elektronik: Struktur und physikalische Eigenschaften", Kolloquium "Molekularelektronik" des ISG 3, Forschungszentrum Julien GmbH, (Prof. Dr. D. Stöver), Jülich, 15.10.2005.
-
T. Fritz: "Highly ordered epitaxial films of organic semiconductors: preparation and physical properties", IVC-16/ICSS-12/NANO-8/AIV-17, (Prof. Dr. M. Sancrotti), Venedig, 28.6. - 2.7.2004.
-
T. Fritz: "Optical properties of ultrathin molecular films grown by OMBE\ 16. Edgar Lüscher Seminar 2005, (Prof. Dr. E.F. Wassermann), Serneus, 12.-17.2.2005.
-
T. Fritz: "Optical spectra of OMBE-grown molecular films", Kolloquium "Optik und Kondensierte Materie", Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, (Prof. Dr. D. Meschede), Bonn, 25.10.2005
-
T. Fritz: "Ultrathin films of organic semiconductors: growth and physical properties", University of Cambridge, Department of Physics, Cavendish Laboratory, (Prof. Dr. Richard Friend), Cambridge, 31.5.2005.
