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Titel
IR-spektroskopische Charakterisierung der Struktur und Reaktivität chemisorbierter Monoschichten / Thomas Lummerstorfer
VerfasserLummerstorfer, Thomas
Begutachter / BegutachterinFriedbacher, Gernot ; Hoffmann, Helmuth
Erschienen2005
UmfangVI, 103 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2005
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Monoschicht / Selbstorganisation / Oberfläche / Modifizierung / Chemische Reaktion / Infrarotspektroskopie
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-14944 Persistent Identifier (URN)
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IR-spektroskopische Charakterisierung der Struktur und Reaktivität chemisorbierter Monoschichten [6.87 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Grenzfläche zweier anliegender Festkörper spielt eine Schlüsselrolle in der Entwicklung neuer elektronischer Bauteile wie molekularen Schaltern oder monoschichtbasierten Transistoren, wo zwei elektronische Materialien (Metall, Halbleiter, Isolator) durch eine einzelne Schicht von Molekülen als aktive Komponente miteinander verbunden werden. Die Struktur und Zusammensetzung derartiger Grenzflächen ist allerdings aufgrund fehlender Charakterisierungsmöglichkeiten über weite Bereiche unbekannt. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass IR-Spektroskopie eine einzigartige Empfindlichkeit für die Detektion dünner Schichten, eingebettet zwischen zwei hochbrechenden Materialien, aufweist und daher für die Untersuchung der angesprochenen Grenzflächen herangezogen werden kann. Als Modellsysteme wurden organische Monoschichten mit verschiedenen funktionellen Endgruppen, adsorbiert auf Metall- oder Halbleitersubstrate, mit einem IR-transparenten Medium wie Silizium oder Germanium kontaktiert. Der IR-Strahl wird dabei durch dieses Medium zur Grenzfläche gelenkt und ergibt beträchtlich verstärkte IR-Spektren der eingebetteten Monoschicht. Der Vergleich der Spektren dieser "komprimierten" Schichten mit jenen unkomprimierter Filme in Kontakt mit Luft zeigte sowohl strukturelle Unterschiede als auch spezifische chemische Wechselwirkungen der terminalen Gruppe der Monoschicht mit dem anliegenden Medium auf.

Zusammenfassung (Englisch)

Buried interfaces of bulk, solid materials play a key role in novel molecular electronic structures such as molecular junctions, molecular switches or monolayer transistors, where two bulk electronic materials (metal, semiconductor or insulator) are joined by a single layer of molecules as the active component. Little is known, however, about the composition and structure of these interfaces in relation to their electronic properties because of the lack of suitable characterization techniques. It is shown in this study, that infrared spectroscopy has a unique sensitivity for thin surface layers sandwiched between two bulk, solid phases of high refractive index and can therefore be used to probe the static composititon and structure of such interfaces as well as reactions triggered by joining two solid surfaces.

As model systems organic monolayers with different terminal functional groups, adsorbed on metall or semiconductor surfaces, were used. They were contacted with an IR-transparent, high refractive index material such as silicon or germanium. The IR-beam is directed through this high index phase to the interface and yields strongly enhanced spectra of the sandwiched sample layer. A comparison of these spectra of the "compressed" monolayer films to the spectra of the same, uncompressed films in contact with air reveal both structural differences as well as specific chemical interactions of the terminal functional group with the opposing solid surface, ranging from weak bond polarizations to chemical bonding reactions.