硅表面有機分子修飾與改性研究.pdf

1、有機分子功能廣泛，將它用于半導體裝置，可以大大改善現(xiàn)有裝置的光電性能，有廣闊的應用前景。了解有機分子與半導體硅表面的相互 作用，可以有計劃、可控制地改變并完善半導體裝置如微電子器件及傳感器等的電性能。在這一背景下，近年來試圖從根本上了解單晶硅表面與有機分子相互作用，探索簡單易行的將功能性有機分子修飾到硅表面的工作不斷大量涌現(xiàn)。充分利用有機化學的鍵合手段，一方面保持硅片基體與修飾分子的良好接觸與穩(wěn)定接合，另一方面可以使得硅表面表現(xiàn)出比s卜

2、n表面更穩(wěn)定更豐富的光電物理化學性質。本論文中，運用多種現(xiàn)代表面分析手段，較為系統(tǒng)的研究了通過“濕化學”方法(主要是si-H、 si-C1及硅烷偶聯(lián)劑與有機分子之間簡單的化學反應)修飾有機分子及CdTe納米晶后的單晶硅表面的物理化學性質。具體研究內容摘要如下： 1．制備了可用于進一步反應的Si-H表面，通過熱引發(fā)的濕化學反應(9 位乙烯基咔唑分子與Si-H表面的反應)這一簡單的途徑，將具有開一共軛結構的有機分子直接通過化學鍵修飾

3、到單晶硅表面。并且運用靜態(tài)水接觸角、XPS、FTIR對反應后所得表面的性質作了表征。通過對表征結果的分析及對量子化學數(shù)據(jù)的探討證明9位乙烯基咔唑分子是通過si-C鍵與單晶硅表面相連。而且分子與表面成一定的角度。反應所形成的單晶硅表面的9位乙烯基咔唑單分子膜較致密穩(wěn)定。 2．通過簡單的si-CI表面與NH/NH2官能團的反應，用簡便的“濕化學”方法將三種不同的有機分子(吡咯、對苯二銨、對溴苯甲酰肼)嫁接到單晶硅表面。并且，我們用靜

4、態(tài)水接觸角、X射線光電子能譜(x-rayPhotoelectron Spectroscopy，XPS)、原子力顯微鏡(Atom ForceMicroscopy，AFM)等手段對反應后的單晶硅表面進行了結構性能和表面形貌的表征。表征結果表明，有機分子通過si-N鍵以共價鍵鍵合的方式連接到了硅表面上，這證明了利用Si-Cl與NH/NH2官能團將有機分子修飾到硅表面這一方法是簡單有效的，而且形成的有機分子膜較致密和穩(wěn)定。 3．通過簡單