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三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)是一种典型的发绿光的有机小分子,是有机半导体材料中的明星小分子。多年来对于Alq3的物理和化学方面进行了广泛深入的研究。但是由于加工手段和薄膜制备方法的限制,目前关于Alq3薄膜的研究主要集中在非晶薄膜的结构方面或者相关器件性能方面。有关晶态Alq3薄膜的形态结构的研究非常少,而且有机半导体薄膜的形态结构对于电子器件的原理解读和器件性能提高有很重要的影响。因而关于晶态Alq3薄膜形态结构的研究是非常有应用前景的课题。 弱外延生长法是一种能制备出高质量晶态薄膜的有效途径,目前已成功地应用在平面酞菁,非平面酞菁和苝苷类衍生物有机分子。制成的晶态薄膜也成功的在有机电子器件中得到应用。但在完全非平面的有机分子中还未有尝试。本论文通过弱外延生长的方法,以棒状小分子六联苯(p-6P)为诱导层,采用真空沉积的方法以期制备出大面积、连续、高取向、低粗糙度的Alq3多晶薄膜。结果表明在双层p-6P诱导层上生长的Alq3就可以形成大面积连续的多晶薄膜。 原子力形貌图表明Alq3在双层p-6P单个晶畴内形成了单一取向的纤维条,且晶态Alq3薄膜厚度可以维持到150nm。通过同步辐射测试,X射线衍射对薄膜二维结构与平面内/外结构的表征,表明Alq3薄膜结构在晶相上属于三斜晶系的α相,在构象上属于径式(meridional)构象。 研究了Alq3与诱导层分子p-6P之间晶格的取向和外延关系。透射电子显微镜表明15nm以及更厚的Alq3薄膜在双层p-6P单个晶畴内存在两种取向,且为对称的取向生长,对称取向的出现可能与六联苯分子的对称性和Alq3分子的晶格排列有关。扫描电子显微镜对厚度为140nm的Alq3薄膜纵截面的测试表明单个纤维晶条在纵向上平行堆积,上下融合形成了一个纤维柱,而在薄膜平面方向上,纤维柱之间并没有融合。 为更好地理解Alq3多晶薄膜的形成过程,研究了Alq3薄膜早期生长阶段的形态结构。选区电子衍射结果表明当Alq3晶态薄膜厚度在小于1nm,Alq3在薄膜形态上表现为薄膜相;受诱导层p-6P晶格匹配的影响,较于体相,Alq3的a木轴伸长了9.7%,Alq3与p-6P之间的生长关系为外延生长。当Alq3薄膜厚度大于1nm小于10nm时,在薄膜形态上,Alq3变现为薄膜相和体相共存,Alq3纤维条的堆积导致分子间的结晶性增强,体相生长更占优势。当Alq3薄膜厚度大于10nm时,薄膜相开始消失。当厚度大于15nm时,Alq3为体相,纤维条堆积完全导致薄膜相完全转化为体相。