XPS/UPS Spektrometer mit Monochromator
Final Report Abstract
Der wesentliche Schwerpunkt der Arbeiten, zu denen das Röntgen/UV-Photoelektronenspektroskopie System (XPS/UPS) eingesetzt wurde, liegt auf der Untersuchung von dünnen organischen Schichten auf verschiedenen einkristallinen Substraten. Die Experimente wurden ausschließlich unter Ultrahochvakuum Bedingungen durchgeführt wobei das Gerät direkt mit einem Rastersondenmikroskop (STM/AFM) verbunden wurde. Damit können Probentransfers ohne das Brechen des Vakuums durchgeführt und somit Messdaten direkt verglichen werden. Durch diesen methodischen Ansatz können Strukturen der lokalen Selbstorganisation organischer Moleküle mit chemischen Bindungsverhältnissen, Zusammensetzungen und elektronischen Strukturen korreliert werden. Insbesondere wurde die reduktive Kupplung von Aldehyden auf Goldoberflächen untersucht. Als Aldehyd Komponente wurde 2,5-Dihexyl-Terephthalaldehyd gewählt, das bei verschiedenen Substrattemperaturen aufgedampft wurde. Über die spektralen Signaturen der 1s Niveaus von Kohlenstoff und Sauerstoff konnte bei einer Temperatur von 250°C das komplette Abspalten des Sauerstoffs nachgewiesen werden. In diesem Probenzustand wurde in STM Aufnahmen eine umfassende Oligomerisierung der Moleküle beobachtet. Gezielte Manipulationen mit der STM Spitze deuteten auf eine starke Bindung innerhalb der Oligomere. In einer weiteren Untersuchung sollte das Bindungsverhalten von Aryl-Alkinen mit verschiedenen Metallsubstraten untersucht werden. Um mögliche Einflüsse der Röntgen- oder UV-Strahlung auf die organischen Schichten und deren selbstorganisierte Strukturen auszuschließen, wurden die Oberflächen jeweils vor und nach jeder XPS Messung mit STM Untersucht. Unerwarteter Weise ist dabei aufgefallen, dass es auf Ag(111) Oberflächen durch die Bestrahlung mit Röntgenlicht zu intermolekularen Bindungen (Glaser Kupplung) kommt. Dieser hochinteressante Effekt wurde daraufhin mit einer externen UV Quelle systematisch untersucht was zu Einblicken in die dynamischen Prozesse bei dieser Reaktion geführt hat. Aktuell werden elektrolumineszente Pt(II) Komplexe auf Gold-, Kupfer- und Silberoberflächen untersucht. Der Fokus dieser Untersuchungen richtet sich auf die Kopplung der funktionellen Gruppen mit dem Substrat und resultierende Effekte auf deren Eigenschaften als Triplet Emitter. Der Abstand der funktionellen Gruppen wird durch unterschiedliche Seitengruppen der Moleküle kontrolliert wobei sowohl Multi- als auch Monolagen untersucht werden. Über die Messung von Platin Rumpfniveaus können Unterschiede in der Substratkopplung festgestellt werden die eine ausgeprägte Hybridisierung im Falle kleiner Abstände zeigen. In einem weiteren Themenfeld für das das XPS/UPS System genutzt wird, werden die Grenzflächeneigenschaften von Chalkopyrit-Dünnschichtsolarzellen charakterisiert. In einer Kooperation mit dem Helmholz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie werden dabei Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) Absorber bezüglich der kompositionellen und elektronischen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse werden mit lokalen Messungen der spektralen Defektdichte mittels Rastertunnelspektroskopie korreliert.
Publications
- Heat induced passivation of CuInSe2 surfaces: A strategy to optimize the efficiency of chalcopyrite thin film solar cells? Advanced Materials Interfaces 1, 1300040 (2014)
H. Mönig, D. Lockhorn, N. Aghdassi, A. Timmer, C. A. Kaufmann, R. Caballero, H. Zacharias, and H. Fuchs
(See online at https://doi.org/10.1002/admi.201300040|) - Photochemical Glaser coupling at metal surfaces. The Journal of Physical Chemistry C 118, 6272 (2014)
H.-Y. Gao, D. Zhong, H. Mönig, H. Wagner, P. A. Held, A. Timmer, A. Studer, and H. Fuchs
(See online at https://doi.org/10.1021/jp411889e) - Surface supported gold-organic hybrids: On-surface synthesis and surface directed orientation. Small 10,1361 (2014)
H. Zhang, J.-H. Franke, D. Zhong, Y. Li, A. Timmer, O. Díaz Arado, H. Mönig, H. Wang, L. Chi, Z. Wang, K. Müllen, and H. Fuchs
(See online at https://doi.org/10.1002/smll.201303011|) - On-surface reductive coupling of aldehydes on Au(111). Chemical Communications 51,4887 (2015)
O. Díaz Arado, H. Mönig, J.-H. Franke, A. Timmer, P. A. Held, A. Studer, and H. Fuchs
(See online at https://doi.org/10.1039/C4CC09634G)
