L’elettronica organica è un campo che ha raccolto un notevole interesse nei circoli accademici e industriali grazie alle sue potenziali applicazioni negli OLED e nelle celle solari organiche, offrendo vantaggi come design leggero, flessibilità ed efficienza dei costi. Questi dispositivi sono realizzati depositando una pellicola sottile di molecole organiche su un substrato che funge da elettrodo e funzionano controllando il trasferimento di elettroni tra la pellicola sottile e il substrato.
Pertanto, comprendere il comportamento degli elettroni all'interfaccia tra il substrato e il film sottile, insieme alle proprietà elettroniche del film sottile organico, è fondamentale per l'ulteriore progresso dell'elettronica organica. Inoltre, l'osservazione simultanea degli elettroni fotoportatori e della fotoeccitazione intramolecolare offrirebbe maggiori informazioni sui film sottili di molecole organiche.
Sebbene gli stati elettronici statici dei film sottili di molecole organiche siano stati studiati in dettaglio utilizzando una tecnica chiamata spettroscopia fotoelettronica, il rilevamento accurato del comportamento dinamico degli elettroni che tentano di esprimere le loro funzioni nei dispositivi è stato impegnativo e ha ostacolato il progresso.
Un gruppo di ricerca guidato dal professore associato Masahiro Shibuta della Graduate School of Engineering dell'Università metropolitana di Osaka ha osservato il comportamento elettronico e la struttura superficiale di un film sottile di molecole di trifenilene (TP) depositate su un substrato di grafite utilizzando la spettroscopia di fotoemissione a due fotoni (2PPE). , microscopia a effetto tunnel e diffrazione elettronica a bassa energia. I risultati sono stati pubblicati su The Journal of Physical Chemistry C .
I risultati hanno mostrato che le molecole TP presentano una struttura speciale in cui vengono adsorbite in una configurazione in piedi sul substrato. Entrambi gli elettroni sono stati iniettati dal substrato nelle molecole TP dopo irradiazione luminosa e gli elettroni fotoeccitati nel film sottile molecolare sono stati osservati con successo simultaneamente in un singolo campione.
Inoltre, una forte fotoluminescenza è stata osservata anche su una pellicola sottile con un solo strato di molecole in una struttura speciale in cui le molecole erano adsorbite diagonalmente sul substrato, come nel caso delle molecole TP. Si prevede che questi risultati contribuiranno allo sviluppo di nuovi materiali luminescenti e all'ulteriore sviluppo di dispositivi elettronici organici funzionali.
"La spettroscopia 2PPE è ancora un metodo nuovo per valutare gli stati elettronici, ma soffre del fatto che gli stati elettronici a volte sono ben osservati e a volte no, nonostante la natura dispendiosa in termini di tempo della misurazione ben ottimizzata", ha affermato il professor Shibuta.
"I nostri risultati hanno evidenziato che la visibilità dello stato elettronico è strettamente correlata alla modalità di adsorbimento della molecola sul substrato e alle sue proprietà elettroniche. In altre parole:non solo il tipo di molecole ma anche il modo in cui sono disposte deve essere adeguatamente controllato per creare un dispositivo in grado di mostrare appieno le loro funzioni. Sono lieto che la nostra ricerca stia fornendo approfondimenti sullo sviluppo di materiale funzionale per applicazioni pratiche."
Ulteriori informazioni: Shuto Nojima et al, Sondaggio di elettroni ed eccitoni fotoportatori su un film monostrato organico studiato mediante spettroscopia di fotoemissione a due fotoni, The Journal of Physical Chemistry C (2024). DOI:10.1021/acs.jpcc.3c07596
Fornito da Osaka Metropolitan University
