论文部分内容阅读
近年来，研究发现有机分子自组装薄膜材料具有的新奇的光、电、催化功能和特性，特别是在有机半导体光电子器件的制作、仿生材料的合成、高效催化材料以及太阳能电池方面广泛的应用前景，使得这方面的研究一直备受各界研究者们的关注和重视。扫描隧道显微镜(STM)是一种先进的表面分析设备，不但可以利用它观察到原子分辨的形貌图像，而且还可以通过它在实空间展示材料的电子结构。在本论文中，我们利用扫描隧道显微镜研究了酞菁锰分子(MnPc)在Bi(111)表面上形成自组装薄膜的形貌特征和生长机制。通过实验研究我们发现: 在极低的温度下(4.6K)，会有少量酞菁锰单分子吸附在衬底Bi(111)表面上。并且通过高分辨率的扫描隧道显微镜(STM)形貌图，我们可以看到这类酞菁锰单分子结构中类似于叶片结构的两个相对的部分都是沿着Bi(111)衬底的晶格矢量方向排列的。当温度升高至78K左右时，我们可以观察到酞菁锰单分子会围绕着自身结构中的锰(Mn)原子发生细微的旋转，直到和其他的酞菁锰分子相遇形成自组装结构。当我们继续在Bi(111)衬底上沉积酞菁锰分子，随着衬底上酞菁锰分子的逐渐沉积，可以看到这些酞菁锰分子开始从单分子状态逐渐向一维单链状、双链状演变，最终形成二维薄膜状的自组装结构。 特别的是，通过高分辨率的扫描隧道显微镜(STM)图还揭示了酞菁锰分子在Bi(111)衬底上形成的二维自组装薄膜中存在一种呈镜面对称的分子链的特殊的结构，并且这种结构是通过旋转酞菁锰分子的排列方向得到的。实验还发现，如果我们对获得的酞菁锰自组装薄膜进行退火处理直至是温室时，就会导致样品的相位分离，即每个分子链仅仅会在其相应的区域出现。