Energy-Level Control at Hybrid Inorganic/Organic Semiconductor Interfaces

این کار به بررسی تراز سطح انرژی سیستم‌های ترکیبی معدنی/آلی (HIOS) شامل اکسید روی به عنوان نیمه‌رسانای معدنی اصلی می‌پردازد. علاوه بر ارائه بینش های ضروری، این پایان نامه تنظیم تراز سطح انرژی HIOS را در محدوده انرژی بی سابقه نشان می دهد. تک لایه های (زیر) اهداکنندگان و پذیرنده های مولکولی آلی به عنوان یک لایه میانی برای اصلاح سطوح رابط-انرژی HIOS معرفی می شوند. نویسنده با مطالعه HIOS های متعدد با ویژگی های متفاوت، بینش های سیستماتیک معتبری را در مورد فرآیندهای اساسی در کار به دست می آورد. او علاوه بر سطوح پینینگ مولکولی، خمش باند و چگالی حالت شکاف ناشی از جذب را به عنوان نقش مهمی در هم ترازی سطح انرژی اصلاح شده بین لایه ای شناسایی می کند، بنابراین پایه ای را برای کنترل منطقی ویژگی های الکترونیکی رابط HIOS ایجاد می کند. این پایان نامه همچنین توصیفات کمی از بسیاری از جنبه های فرآیندها را ارائه می دهد و دری را برای رابط های HIOS نوآورانه و برای کاربردهای آینده ZnO در دستگاه های الکترونیکی باز می کند.

This work investigates the energy-level alignment of hybrid inorganic/organic systems (HIOS) comprising ZnO as the major inorganic semiconductor. In addition to offering essential insights, the thesis demonstrates HIOS energy-level alignment tuning within an unprecedented energy range. (Sub)monolayers of organic molecular donors and acceptors are introduced as an interlayer to modify HIOS interface-energy levels. By studying numerous HIOS with varying properties, the author derives generally valid systematic insights into the fundamental processes at work. In addition to molecular pinning levels, he identifies adsorption-induced band bending and gap-state density of states as playing a crucial role in the interlayer-modified energy-level alignment, thus laying the foundation for rationally controlling HIOS interface electronic properties. The thesis also presents quantitative descriptions of many aspects of the processes, opening the door for innovative HIOS interfaces and for future applications of ZnO in electronic devices.