L’électronique organique est un domaine qui a suscité un intérêt considérable dans les cercles universitaires et industriels en raison de ses applications potentielles dans les OLED et les cellules solaires organiques, offrant des avantages tels qu’une conception légère, une flexibilité et une rentabilité. Ces dispositifs sont fabriqués en déposant un film mince de molécules organiques sur un substrat qui agit comme une électrode et fonctionnent en contrôlant le transfert d’électrons entre le film mince et le substrat.
Par conséquent, la compréhension du comportement des électrons à l’interface entre le substrat et le film mince, associée aux propriétés électroniques du film mince organique, est cruciale pour faire progresser l’électronique organique. De plus, l’observation simultanée des électrons photoporteurs et de la photoexcitation intramoléculaire offrirait davantage de connaissances sur les films minces de molécules organiques.
Bien que les états électroniques statiques des films minces de molécules organiques aient été étudiés en détail à l’aide d’une technique appelée spectroscopie photoélectronique, la détection précise du comportement dynamique des électrons tentant d’exprimer leurs fonctions dans des dispositifs s’est avérée difficile et a entravé les progrès.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur agrégé Masahiro Shibuta de la Graduate School of Engineering de l’Université métropolitaine d’Osaka a observé le comportement électronique et la structure de surface d’un film mince de molécules de triphénylène (TP) déposé sur un substrat de graphite à l’aide de la spectroscopie de photoémission à deux photons (2PPE). , microscopie à effet tunnel et diffraction électronique à basse énergie. Les résultats ont été publié dans Le Journal de Chimie Physique C.
Les résultats ont montré que les molécules TP présentent une structure spéciale dans laquelle elles sont adsorbées dans une configuration verticale sur le substrat. Les deux électrons ont été injectés du substrat dans les molécules TP lors d’une irradiation lumineuse, et les électrons photo-excités dans le film mince moléculaire ont été observés avec succès simultanément dans un seul échantillon.
De plus, une forte photoluminescence a également été observée sur un film mince comportant une seule couche de molécules dans une structure spéciale où les molécules étaient adsorbées en diagonale sur le substrat, comme dans le cas des molécules TP. On s’attend à ce que ces résultats contribuent au développement de nouveaux matériaux luminescents et au développement ultérieur de dispositifs électroniques organiques fonctionnels.
« La spectroscopie 2PPE reste une nouvelle méthode d’évaluation des états électroniques, mais elle souffre du fait que les états électroniques sont parfois bien observés et parfois non, malgré le temps nécessaire à une mesure bien optimisée », a déclaré le professeur Shibuta.
« Nos résultats ont mis en évidence que la visibilité de l’état électronique est étroitement liée au mode d’adsorption de la molécule sur le substrat et à ses propriétés électroniques. En d’autres termes : non seulement le type de molécules mais aussi la manière dont elles sont disposées doivent être correctement contrôlés. pour créer un dispositif capable de présenter pleinement leurs fonctions. Je suis ravi que nos recherches donnent un aperçu du développement de matériaux fonctionnels pour des applications pratiques.
Plus d’information:
Shuto Nojima et al, Sondage des électrons et des excitons photoporteurs sur un film monocouche organique étudié par spectroscopie de photoémission à deux photons, Le Journal de Chimie Physique C (2024). DOI : 10.1021/acs.jpcc.3c07596