Adsorbimento mediante auto-assemblaggio ed epitassia da fasci molecolari di molecole organiche aromatiche basate su calcogeni su superfici metalliche e dielettriche

In questo lavoro sono stati studiati diversi sistemi e interfacce interessanti per applicazioni di elettronica molecolare. In particolare sono stati studiati monostrati autoassemblati di benzeneselenolo (BSe) e selenofene (Sph) su Cu (111) preparati in soluzione, l'adsorbimento di differenti derivati di tiofene su oro, film ultrasottili di α-Sexitiofene (6T) su superfici planari di CaF2 (111) / Si (111) e su superfici corrugate di CaF2 (110) / Si (001) mediante epitassia da fasci molecolari. Le tecniche impiegate comprendono la spettroscopia fotoelettrica con raggi X ad alta risoluzione (XPS), la spettroscopia di assorbimento di raggi X vicino soglia (NEXAFS) basata sulla radiazione di sincrotrone, la diffrazione di elettroni a bassa energia (LEED) e la microscopia a forza atomica (AFM). In alcuni casi, a complemento dei risultati sperimentai, sono presentati calcoli effettuati nell’ambito della teoria del funzionale densità (DFT). Gli spettri XPS per l'adsorbimento di Se su Cu (111) mostrano componenti legati alle diverse configurazioni di adsorbimento. Trattamenti termici inducono un ordinamento cristallino di interfaccia. Gli spettri XPS e NEXAFS per adsorbimento di BSe su Cu (111) indicano la scissione del legame Se-C, che porta alla creazione di Se atomico. L’ adsorbimento di Sph mostra anche in questo caso la possibilità di scissione del legame Se-C. Per gli adsorbimenti di derivati tiofenici su Au, i segnali XPS dello zolfo (S2p) possono essere attribuiti sia all’adsorbimento di molecole intatte su diversi siti reticolari, sia all’adsorbimento di molecole dissociate. I calcoli DFT mostrano che l'energia di legame di S2p per il tiofene intatto (1T) può essere uguale a quella per i casi di tioli. I film sottili di α-Sexitiofene (6T) su CaF2 mostrano morfologie sostanzialmente diverse a seconda della geometria del substrato: grandi isole con terrazze piatte senza preferenza in orientazione in piano delle molecole su CaF2 (111); isole strette e allungate seguendo l'ondulazione del substrato su CaF2 (110). XPS e NEXAFS indicano che l'interazione tra α-6T e la superficie è debole e le molecole si allineano con il loro asse lungo perpendicolare alle superfici per entrambi i casi. I risultati ottenuti sottolineano lo scenario complesso che si può generare all’interfaccia tra molecole organiche contenenti S e substrati inorganici. Ciò ha importanti implicazioni per quanto riguarda l'iniezione di carica, l'allineamento delle bande energetiche e il trasporto elettronico nei dispositivi elettronici molecolari basati su questi sistemi.