STM研究有機薄膜台階失穩的動力學過程

《STM研究有機薄膜台階失穩的動力學過程》是依託西南大學，由王俊忠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：STM研究有機薄膜台階失穩的動力學過程
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王俊忠
• 依託單位：西南大學

項目摘要

在原子尺度上理解台階演化的動力學過程，並精確控制外延薄膜的形貌，一直是表面科學的一個挑戰性課題，無論是在基礎研究還是在器件套用方面都具有重要意義。在鄰位面（vicinal surface）上，理想的薄膜生長方式為台階流動模式，但台階流動會發生失穩，引起台階的彎曲或聚束(bunching)。儘管台階聚束會使薄膜變得粗糙，但它可以作為一維納米線的生長模板，在納米製造領域具有廣泛的套用前景。目前關於台階失穩的研究僅局限於無機薄膜材料，而關於有機薄膜的台階失穩尚未報導。本項目旨在理解和掌握有機薄膜台階失穩的特點和規律；利用掃描隧道顯微鏡實時、原位觀察有機薄膜台階失穩的動力學過程，在分子尺度上揭示台階聚束和台階彎曲的微觀機制；在此基礎上通過調節動力學生長參量實現台階失穩的可控性：既能抑制台階聚束的發生以得到光滑的薄膜；也能實現台階聚束的可控生長並使其自組織有序排列，從而製備出一維納米線的有機模板。

結題摘要

在原子尺度上研究有機薄膜生長的動力學過程，揭示外延薄膜生長的微觀機制，探索薄膜形貌演化、台階運動、和應力釋放的一般規律，一直是表面科學的一個挑戰性課題，無論是在基礎研究方面，還是在器件套用方面都具有重要的指導意義。目前，關於薄膜台階失穩和應力釋放的研究多集中在原子薄膜領域，而關於有機分子薄膜的研究則很少。在本項目中，我們利用有機分子束沉積技術和超高真空掃描隧道顯微鏡設備，系統研究了兩種最具代表性的有機半導體分子（並五苯和紅熒烯）薄膜的生長規律，如薄膜台階失穩，形貌演化，和應力釋放的動力學過程，在分子尺度上揭示了有機薄膜台階捆綁和應力釋放的微觀機制；發現了分子手性和薄膜結構之間的關聯效應。（i）觀察到了紅熒烯薄膜台階捆綁的動態形成過程，發現了一個擴散通道，為製備一維納米線的生長模板提供了實驗基礎。（ii）實現了紅熒烯晶態薄膜在半金屬表面的層狀外延生長，解決了過去紅熒烯薄膜均為非晶態無序結構進而無法製備晶態紅熒烯薄膜器件的難題。（iii）首次在實驗中觀察到質量密度波（MDW），證實了過去理論預言的一種新的薄膜應力釋放機制。（iv）發現了分子手性引起的結構相變，從同手性二維自組裝到異手性的六分子團簇。（v）在襯底台階附近製備出非手性的並五苯分子的風車團簇，確定了點手性和組織手性的關係。