臺灣博碩士論文加值系統

本實驗是利用同步輻射光電子能譜(Synchrotron-radiation photoemission spectroscopy)技術研究Rubrene和金屬(銀,鉀)之間的交互作用。在Rubrene/Ag的介面中，由於Rubrene分子與金屬產生物理吸附。其間，進而造成真空能階的偏移。形成表面電偶極的重組。在Ag/Rubrene的介面中，因為金屬與Rubrene的混成，造成銀電荷轉移給Rubrene，銀原子化學吸附在Rubrene表面。其混成鍵結在Ag與Rubrene介面形成介面電偶極，造成真空能階往費米能階偏移。在K/Rubrene的介面中，鉀會向下滲透到Rubrene，且轉移電子給Rubrene的最低未填滿分子軌域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)產生一gap state。也因此產生介面電偶極，造成真空能階的位移。

In this thesis, using synchrotron-radiation photoemission spectroscopy, we have studied the interaction of rubrene with metals (Ag, K).For the rubrene/Ag system, rubrene molecules are physisorbed on the Ag surface. The pillow effect results in the vacuum level shift. For the Ag/rubrene system, Ag atoms hybridize with rubrene molecules. An interfacial dipole layer formed via the charge transfer Ag to rubrene leads to the vacuum level shift away from the Fermi level. For the K/rubrene system, the potassium diffuses into rubrene substrate. A gap state appeared is due to a electron transfered from the potassium to the lowest unoccupied molecular orbital. This also results in the continuous shift of the vacuum level.

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II
致謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ⅲ
第一章 簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.1 有機太陽能電池簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.2 Rubrene簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1.3文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1.3.1 Rubrene/Au 介面電子結構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..8
1.3.2 Rubrene與各種金屬間的介面電子結構. . . . . . . . ..12
1.4 研究動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
第二章 實驗系統簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..17
2.1 實驗原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.1 光電子能譜技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .17
2.1.1.1 光電效應. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
2.1.1.2 Auger效應. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21
2.1.2 價帶能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..27
2.1.3 核層能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .28
2.2 實驗光源.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.1 同步輻射光源簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..30
2.2.2 使用之光束線設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.2.1 LSGM光束線. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2.2.2.2 U5-SGM光束線. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2.3 實驗真空系統與儀器介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ….. .43
2.3.1 真空系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .43
2.3.2 實驗儀器介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .44
2.4 實驗過程. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
2.4.1樣品的準備. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
2.4.2抽真空過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
2.4.3清潔試片. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
2.4.4蒸鍍材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
2.4.4.1 銀(Ag) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.4.4.2 鉀(K) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.4.4.3 Rubrene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
第三章 結果與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
3.1.1 Rubrene/Ag價帶能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
3.1.2 Rubrene/Ag核層能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
3.1.3 Rubrene/Ag真空能階與HOMO位置變化曲線圖. . . .72
3.1.4 Rubrene/Ag的能階圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.2.1 Ag/Rubrene的價帶能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
3.2.2 Ag/Rubrene 的核層能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.2.3 Ag/Rubrene 真空能階與HOMO位置變化曲線圖. . . 85
3.2.4 Ag/Rubrene的能階圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..87
3.3.1 K/Rubrene的價帶能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.2 K/Rubrene 的核層能譜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.3 K/Rubrene 真空能階與HOMO、Gap state位置變化曲線圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
3.3.4 K/Rubrene的能階圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
第四章 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .103

1. 張正華,李凌嵐,葉楚平,楊平華編著,有機與塑膠太陽能電池,台北,五南圖書出版股份有限公司, (2007).
2. C. Y. Kwong, A. B. Djurišić, P. C. Chui, and W. K. Chan, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 1305 (2004).
3. M. Y. Chan, S. L. Lai, M. K. Fung, C. S. Lee, and S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 90, 023504 (2007).
4. W. B. Chen, H. F. Xiang, Z. X. Xu, B. P. Yan, V. A. L. Roy, and C. M. Che, Appl. Phys. Lett. 91, 191109 (2007).
5. C. D. Pannemann, V. Parisi, J. Hild, O. Wohrle, D. Synth. Met. 121, 1585 (2001).
6. M. A. Green, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 9, 123 (2001).
7. S. N. Hoppe H, J. Mater. Res. 19, 1924 (2004).
8. L. Wang, S. Chen, L. Liu, D. Qi, X. Gao, and A. T. S. Wee. Appl. Phys. Lett. 90, 132121 (2007).
9. D. Käfer, L. Ruppel, G. Witte, and Ch. Wöll, Phys. Rev. Lett. 95, 166602 (2005).
10. C. S. Lee, J. X. Tang, and S. T. Lee, Appl. Surf. Sci. 252, 3948 (2006).
11. Y. Sato, T. Ogata, S. Ichinosawa, and Y. Murata, Synth. Met. 91, 103 (1997).
12. Z. H. Kafafi, H. Murata, L. C. Picciolo, H. Mattoussi, C. D. Merritt, Y. Iizumi, and J. Kido, Pure Appl. Chem. 71, 2085 (1999).
13. Y. Hamada, T. Sano, K.Shibata, and K. Kuroki, Jpn. J. Appl. Phys. 34, 824 (1995).
14. Y. Sato, Semiconduct. Semimet. 64, 209 (2000).
15. K. Siegbahn, Science 217, 111 (1982).
16. H. Ding and Y. Gao Appl. Phys. A 95, 89 (2009).
17. H. Ishii, Adv. Mater. 11, 614 (1999).
18. C. R. Brundle, Sur. Sci. 48, 99 (1975).
19. J.E. Downes, C. Mcguinness, P.-A. Glans, T. Learmonth, D. Fu, P. Sheridan, and K. E. Smith, Chem. Phys. Lett. 390, 203 (2004).
20. 國家同步輻射研究中心, NSRRC Brochures (2000).
21. P.-C. Tseng, L. J. Lin, S.-C. Chung, C.-I. Chen, H.-F. Lin, T.-E. Dann, Y.-F. Song, T.-F. Hsieh, L. R. Huang, C. C. Chen, J. M. Chuang, K.-L. Tsang, and C.-N. Chang, Rev. Sci. Instrum. 66, 1658 (1995).
22. Y. Shiraki, J. Electrochem. Soc. 133, 666 (1986).
23. A. Kahn, N. Koch, and W. Gao, J. Polymer Sci. B, 41, 2529 (2003).