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Calculating the Universal Energy-Level Alignment of Organic Molecules on Metal Oxides

机译：计算有机分子在金属氧化物上的通用能级排列

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摘要

Recently, Greiner et al. [Nat. Mater. 2012,11, 76] published a survey of the level alignment of about 40 metal oxide/organic molecule interfaces. They observed a striking regularity in the electronic level alignment of the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the Fermi level that depends solely on the difference between the substrate work function and the ionization energy of the molecule independent of the details of the electronic structure of the oxide. The authors could reproduce their data under the assumption of thermodynamic equilibrium occupation of the HOMO using four adjustable parameters. A model that quantifies well-established concepts in heterojunc-tion physics and achieves the same result without any adjustable parameters is presented here. This approach explains why the level alignment is rather independent of the experimental details, such as the electronic structure of the oxide, defects in the oxide, and the thickness of oxide and overlayer. The model can also be extended to organic molecules or polymers on metals without any intermediate oxide as long as certain conditions are met. It also sheds new light on the large polaronic binding energy required to interpret the electronic level alignment of metal-polymer interfaces.
机译：最近，Greiner等人。 [Nat。母校2012,11，76]发表了对约40种金属氧化物/有机分子界面的能级比对的调查。他们观察到最高占据分子轨道（HOMO）和费米能级的电子能级排列具有惊人的规律性，这完全取决于底物功函数和分子的电离能之间的差异，而与分子的电子结构细节无关。氧化物。作者可以使用四个可调参数在HOMO热力学平衡占有的假设下重现其数据。这里提出了一个模型，该模型量化了异质结物理学中公认的概念，并在没有任何可调整参数的情况下获得了相同的结果。这种方法解释了为什么能级排列相当独立于实验细节，例如氧化物的电子结构，氧化物中的缺陷以及氧化物和覆盖层的厚度。只要满足某些条件，该模型还可以扩展到金属上的有机分子或聚合物，而无需任何中间氧化物。它还为解释金属-聚合物界面的电子能级排列所需的大极化子结合能提供了新的思路。

著录项

  • 来源
    《Advanced Functional Materials》 |2013年第7期|794-805|共12页
  • 作者

    Lothar Ley; Yaou Smets; Christopher I. Pakes; Juergen Ristein;

  • 作者单位

    Institut fuer Technische Physik Universitaet Erlangen D-91058 Erlangen, Germany,Department of Physics La Trobe University Bundoora, Victoria 3086, Australia;

    Department of Physics La Trobe University Bundoora, Victoria 3086, Australia;

    Department of Physics La Trobe University Bundoora, Victoria 3086, Australia;

    Institut fuer Technische Physik Universitaet Erlangen D-91058 Erlangen, Germany;

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