Grenzflächeneigenschaften niedermolekularer π-konjugierter Moleküle: Wechselwirkung von Übergangsmetallphthalocyaninen und BN-Substitution von Nanographenmolekülen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden die Wechselwirkungseigenschaften, das Wachstumsverhalten und die Orientierung von Übergangsmetallphthalocyaninen (TMPcs), insbesondere von perfluoriertem FePc (FePcF16), und (BN )Nanographenmolekülen in dünnen Schichten sowie an verschiedenen Grenzflächen ausführlich untersucht. Das Besondere an dieser Arbeit ist die Kombination aus verschiedenen Methoden, um die Wechselwirkung jeder im Molekül vorkommenden Atomsorte zu untersuchen. So konnte gezeigt werden, dass die Wechselwirkung an der Grenzfläche zu Metallkontakten sehr vielfältig ist und alle Atomsorten der Moleküle an dieser beteiligt sind. Bei Untersuchungen des perfluorierten CoPc (CoPcF16) wurde beispielweise die Kombination aus Photoemission (PES), Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) und Augerspektroskopie (XAES) genutzt, um einen komplexen wechselseitigen Ladungstransfer zu Cu-Oberflächen festzustellen. Des Weiteren konnte durch die Kombination von XAS und PES anhand des FePcF16 gezeigt werden, dass eine qualitative Bestimmung der Orientierung über eine C1s Peakfitanalyse mit einer oberflächensensitiven Anregungsenergie möglich ist. Ein sehr wichtiger Schritt zur Aufklärung der elektronischen Struktur der (BN-)Nanographenmoleküle war eine ausführliche Peakfitanalyse der Rumpfniveaus, sowie die Kombination aus experimentellen und gerechneten XAS-Spektren. Zudem konnte für die (BN-)Nanographenmoleküle gezeigt werden, dass sowohl die BN-Dotierung als auch der Grad der Planarität und damit die Größe des konjugierten π-Systems sowohl die elektronischen Eigenschaften, Morphologie als auch das Wachstum bzw. die Orientierung der Moleküle in dünnen Filmen sowie an der Grenzfläche stark beeinflusst. Die BN-Dotierung beeinflusst dabei hauptsächlich die elektronischen Eigenschaften und die Morphologie dünner Filme, wahrscheinlich bedingt durch unterschiedlich starke Molekül-Molekül Wechselwirkung. Dahingegen wirkt sich der Grad an Planarität am stärksten auf die Orientierung dünner Filme und die Wechselwirkung an der Grenzfläche zu den Metallkontakten aus. Dabei wurde festgestellt, dass das größere planare π-System des B3N3-hexa-peri-hexabenzocoronen (BN-HBC) im Vergleich zu den kleinen Biphenyleinheiten des B3N3-hexabenzotriphenylen (BN-HBP) stabilisierend wirkt.