n-型有机半导体分子的二维界面自组装

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由n-型有机半导体在光电材料和电子器件中的广泛应用可知，研究半导体分子的二维结晶行为对设计光电器件具有指导意义。而n-型半导体在表面或界面处的自组装研究较少，所以研究分子结构与表面纳米结构组装的关系，有利于构建性能优异的光电器件。扫描隧道显微镜（STM）是一种通用技术，可以在分子水平上检测到纳米结构和动态过程。STM在表面或者界面上半导体的研究，为观察和理解分子间相互作用机理提供了机会。 1. 研究了共轭骨架维度、几何对称性对二维结晶的影响。设计三个具有相同取代基和分子几何对称性，但共轭骨架维度不同的分子，以及改变了分子的对称性。利用扫描隧道显微镜在液体-高定向热解石墨界面处探索基于萘嵌二酰亚胺的n-型半导体的二维结晶。具有增加的芳族尺寸的萘嵌苯二酰亚胺显示出不同的表面结晶行为和二维图案。同时发现表面手性直接受到芳香尺寸的影响。二维图案和表面手性也可以通过溶剂的性质来调整。另外，发现分子对称性对于形成长程有序的二维单层非常重要。研究表明合理的分子尺寸和几何对称性的设计对实现特定二维纳米图案的重要性，特别是对基于萘嵌二酰亚胺的半导体类型。 2. 研究了卤素间相互作用对n-型半导体分子二维结晶的影响。将单个溴原子引入到萘嵌苯-3,4-二羧基单酰亚胺（PMI）中，并探讨了卤素原子在液-固界面处二维结晶的作用。通过STM监测液-固界面处的二维纳米结构和手性，进行模拟以深入了解二维结晶行为。可以发现，PMI和Br-PMI可以在辛酸-HOPG界面上形成长程有序的二维单层。通过在PMI的9位引入Br原子，二维排列和手性均发生变化。在与Br原子相关的I型卤素···卤素相互作用的帮助下获得更紧密的排列。说明卤素间相互作用有助于表面自组装。此外，TBB分子的加入使单层的二维排列进一步改变，TBB与X···H—C氢键一起形成I型和II型卤素···卤素相互作用。因此，可以通过引入卤素相互作用来改变单组分和二元表面组装。

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作者
余萍;
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作者单位

青岛科技大学;

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授予单位青岛科技大学;
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名郭宗侠;
年度 2018
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类
关键词
有机半导体; 分子; 二维;

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