分子取向是关键利用 2 光子光电子能谱为电子行为提供新的视角

有机电子学因其在 OLED 和有机太阳能电池中的潜在应用、具有轻量化设计、灵活性和成本效益等优势而引起了学术界和工业界的极大兴趣。这些器件是通过将有机分子薄膜沉积到充当电极的基板上而制成的，并通过控制薄膜和基板之间的电子转移来发挥作用。

因此，了解基板和薄膜之间界面的电子行为以及有机薄膜的电子特性对于有机电子学的进一步发展至关重要。此外，同时观察光载流子电子和分子内光激发将为有机分子薄膜提供更多的见解。

尽管已经使用光电子能谱技术详细研究了有机分子薄膜的静态电子态，但精确检测试图在器件中表达其功能的电子的动态行为一直具有挑战性，阻碍了进展。

大阪都立大学工程研究生院副教授 Masahiro Shibuta 领导的研究小组利用双光子光电子发射 (2PPE) 光谱观察了沉积在石墨基板上的苯并菲 (TP) 分子薄膜的电子行为和表面结构、扫描隧道显微镜和低能电子衍射。研究结果发表在《物理化学杂志》C上。

结果表明，TP分子表现出一种特殊的结构，它们以直立结构吸附在基材上。在光照射下，两个电子都从基底注入到TP分子中，并且在单个样品中成功地同时观察到分子薄膜中光激发的电子。

此外，在只有一层特殊结构的分子的薄膜上也观察到了强光致发光，其中分子斜向吸附在基板上，就像TP分子的情况一样。预计这些成果将有助于新型发光材料的开发以及功能性有机电子器件的进一步发展。

Shibuta 教授说：“2PPE 光谱仍然是一种评估电子态的新颖方法，但它的缺点是，尽管经过充分优化的测量非常耗时，但有时电子态可以被很好地观察到，有时则不能。”

“我们的研究结果强调，电子态的可见性与分子在基底上的吸附模式及其电子特性密切相关。换句话说：不仅分子的类型，而且它们的排列方式也必须得到适当的控制创造一种能够充分展示其功能的设备。我很高兴我们的研究为实际应用的功能材料的开发提供了见解。”