《有機/氧化物異質界面電子結構的同步輻射譜學研究》是依託中國科學技術大學，由張文華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機/氧化物異質界面電子結構的同步輻射譜學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張文華
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
金屬氧化物半導體因高遷移率、寬頻隙和環境穩定等優點，近來廣泛套用於.有機-無機雜化全固態光電器件，但目前這類器件的量子效率仍偏低。這與有機/氧化物界面結構複雜密切相關，如新界面電子態的產生及分子吸附結構變化等因素。本項目圍繞共軛有機探針分子與單晶模型氧化物的界面形成過程，利用同步輻射光電子能譜技術（UPS/XPS）和軟X射線近邊吸收譜學技術(NEXAFS)，原位系統研究有機/氧化物異質界面的相互作用和電子能級結構。通過表面氧缺陷及有機自組裝對氧化物表面的可控修飾，考察這些調控作用對界面電子結構和表面分子吸附取向結構的影響，並與原型器件的光電性能進行關聯，以期尋求到制約有機/氧化物異質界面載流子傳輸或分離的內在熱力學和動力學因素。這為新型有機氧化物雜化全固態有機光電器件的構築和最佳化提供理論依據，同時也對有機電子學的發展具有重要科學意義。
結題摘要
有機-氧化物複合光電器件在有機平板顯示、太陽電池及柔性電子線路等領域有著廣泛潛在套用，它集成了有機材料的柔性、質輕、結構可控和金屬氧化物材料的高遷移率與穩定性等優點，但有機-氧化物異質界面的形成對載流子的有效分離和快速傳輸有著重要影響。我們工作的重點就是研究有機-氧化物異質界面的電子結構，從分子（原子）層次上揭示界面能級排列關係和界面相互作用本質，尋求載流子傳輸與界面電子結構的內在關係，為解決有機光電器件載流子傳輸或轉化效率不高等最基本挑戰提供熱力學依據。本項目完成的主要工作如下：（i）發展了基於部分電子產額探測模式（PEY）的軟X射線近邊吸收譜學（NEXAFS）方法，並製作成功基於MCP電子探測器。（ii）利用同步輻射光電子能譜技術深入研究了有機羧酸分子自組裝吸附修飾金紅石TiO2模型表面的電子結構和界面電子能級排列關係，揭示了有機酸/氧化物界面電子結構和界面能級排列類型對界面的電荷傳輸性質的重要影響。結合密度泛函理論計算，首次開展了TiO2(110)-(1x2)重構表面的分子吸附性質實驗研究，有機酸分子吸附修飾明顯改變了TiO2重構表面（氧缺陷濃度更高）的電子態密度分布。這一工作加深了對TiO2重構表面結構和性質的理解。（iii）利用同步輻射光電子能譜和軟X射線近邊吸收譜學研究了酞菁類分子與MoO3薄膜的界面電子結構和相互作用，發現了部分還原MoO3-x（有氧空位生成）更有利於界面電荷的傳輸的電子結構機制，並被Au/FePc/MoO3-x/ITO模型器件輸運性質結果所證實；（iv）利用同步輻射軟X射線譜學技術拓展研究了VO2單晶薄膜的金屬-絕緣體相變（MIT）機制，通過氮原子摻雜或界面電荷注入可以實現電荷調控的VO2更低溫MIT相變；（v）利用X射線吸收過程中產生的芯空穴壽命時鐘（core-hole clock）技術，發展了同步輻射軟X射線譜學在有機/氧化物界面電荷傳輸動力學方面的研究。
