SiO_2表面及界面的AFM和XPS的研究.pdfVIP

助 材 料 2011年第9期(42)卷 9，9一联蒽 ／sio2表面及界面的AFM 和 XPS的研究 李建丰 ，宋 青 ，牛振川 ，刘林东 ，张福 甲 (1．兰州交通大学 数理与软件工程学院，甘肃 兰州 730070；2．兰州大学 物理与科学技术学院，甘肃 兰州 730000) 摘 要 ： 在热氧化硅 片的衬底上真 空蒸镀 了1层 9， 1o Pa的条件下制得蒸发温度为 180C、衬底温度为 9r¨联蒽的薄膜 。利用原子力显微镜和 X射线光电子 50C、蒸发 时间为 60s时制备 的 9，9一bianthracene／ 能谱对其表面及界面的形貌和 电子状态进行 了分析。 SiO ／si薄膜 。 结果发现表面极不平整，存在大量裂缝和空隙，并吸附 采用高分辨率 TopometrixExplorer原子力扫描 了空气中大量的气体分子；9，9r_bianthracene薄膜 中 显微镜 (AFM)对 获得样 品的表面形貌进 行观察。 的氧 ，主要来 自表面吸 附的氧气和水分子的扩散 以及 XPS数据是通过英 国 V．G．公司生产 的 EsCAIAB_ 湿氧氧化 时残留在氧化层 中水分子和氧分子的扩散 。 2201XL高真空电子能谱仪采集 的。该 电子能谱仪 的 所 以对 OFET而言，采用溅射工艺制备 的SiO 层应 比 本底真空度优 于 1×1O～Pa，MgKa线 (h—I253．6 热氧化生长 的 SiO 层更合适 。 eV)X射线源采用 300W (15keV)的功率 。为了研究界 关键词 ： 9，9一联蒽；AFM；XPS 面 电子能谱结构，在 3×10。Pa的真空室里 ，用动能为 中图分类号 ： TN3O4．5 文献标识码 ：A 3．0keV 的Ar离子束对样品溅射 l2min，其溅射面积 文章编号 ：1001—9731(2O11)O9l660—03 为 0．5cmx0．5cm。XPS数据通过 Scienta300数据系 统的相应软件进行处理 。 1 引 言 3 结果与讨论 自1986年 H．Koezukall首次报道有机场效应晶 体管以来 ，由于其制备工艺简单 、成本低和柔韧性好等 由图 1可看出 9，9-联 蒽的表面形貌显示表面有 优点 ，在有机显示器的有源驱动 电路 ，环形振荡器的逻 岛的存在，沟凹凸不平 ，存在裂缝或空隙，这些裂缝和 辑门、有机传感器 、存储器、智能卡、电子商标 、电子纸 空隙在空气 中将立即吸附大量 的气体分子。这一点从 等领域有着广阔的应用前景。为了获得高性能的有机 后面的XPS数据也可以得到佐证 。 场效应晶体管以满足应用的需求 ，因此有机半导体材 料及其场效应 晶体管 (OFET)的研究成为了当今研究 的热点l2 。但是 ，人们对 OFET 中的半导体层 与绝 缘层的界面 的相关研究较少 。尽管 曾报 导绝缘层对 E C OFET性能的影响，但多数研究将 OFET性能的提升 简单归因于绝缘层表面形貌的改善 ，介电常数 的提高 等。相应的，由此导致人们对绝缘层的研究集 中于如 何去获取介电常数高、表面形貌平整的绝缘层薄膜 ，而 对有机半导体和绝缘层 问的相互作用报道甚少 。因 图 l 9，9 联蒽的表面形貌 AFM 图像 此 ，本文用 AFM 和 XPS研究了基于 9，9r_联蒽的 OF— Fig1AFM micrographofthe9，9Ibianthracene／Si()2 ET器件 中9，9-联蒽与 SiO 绝缘层表面及其界面的 surface 形貌和电子状态 ，分析其相互作用对 OFET性能的影