自组装单分子膜是利用有机分子中的各种活性基团（如SH, S-S, COOH等）以化学键的形式与相应的基底（如Au, Ag, Cu, Si等）相互作用,从而自发地形成单分子膜,其中,研究最多的是有机硫化物自组装系统,特别是烷基硫醇CH₃（CH₂）_n-1SH（简记为Cn）在金基底上的自组装,由于制备简单、结构稳定和有序度高而倍受关注,其组装的驱动力源于强的S-Au键。热稳定性以及膜内所存在的缺陷是限制单分子膜应用的两个主要的因素,目前已有许多人在这方面用各种方法进行了研究,例如X射线衍射、扫描探针技术、红外光谱、分子动力学模拟等,但是并没有达到共识。本文利用掠角反射吸收红外光谱,在室温下对三种碳链长度的烷基硫醇(C₁₆、C₁₂和C₁₀)自组装单分子膜进行了表征,并对三种自组装单分子膜在空气中进行热处理,研究了膜内结构随温度的变化。室温下,长链烷基硫醇自组装单分子膜为紧密堆积的、高度有序的二维结构,而短链烷基硫醇自组装单分膜中烷基链的有序度较低,且存在较多的缺陷。另外,自组装单分子膜在室温空气环境下放置一段时间后,膜内会引入少量的缺陷,但单分子膜的有序度仍旧很高,且堆积密度没有发生变化,故烷基硫醇单分子膜的时间稳定性较好。不同碳链长度的自组装单分子膜的温度特性不同,其主要原因是这些自组装单分子膜在室温时对应的初始状态不同,如有序度、膜内缺陷含量等不同。膜内烷基链的非倾斜化、邻位交叉缺陷的积聚和烷基链连续旋转相分别在不同的热处理温度范围起着主要的作用。当热处理温度升高到一定程度时,三种自组装单分子膜内都会出现部分烷基链的脱附现象,对于短链烷基硫醇(C₁₂和C₁₀)自组装单分子膜,起始脱附温度介于362³69K之间,对于长链烷基硫醇(C₁₆)自组装单分子膜,起始脱附温度介于371³83K之间,表明长链烷基硫醇自组装单分子膜的热稳定性相对更好一些。