Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

5. Wachstum von PTCDA auf passivierten Siliziumoberflächen
Emissionslinie von Anhydridgruppen in aliphatischen Verbindungen liegen laut Literaturwerten
zwischen 289,4 eV und 289,5 eV [98]. Eine zu niedrigeren Energien verschobene
C1s-Emissionslinie zeigt sich, wenn die COOR-Gruppe an ein aromatisches System gebunden
ist. Die Literaturwerte [98] liegen zwischen 288,7 eV und 289,0 eV, was gut mit
den hier gemessenen Bindungsenergien übereinstimmt. Auch die gemessene Bindungsenergie
für die Emissionslinie der Perylen-Kohlenstoffatome stimmt sehr gut mit den
Literaturwerten von Gustafsson et al. [12] überein. Eine Unterscheidung dieses Signals
bzgl. der verschiedenen Kohlenstoffatome des Perylenkerns übersteigt das Auflösungsvermögen
der verwendeten Anlage. Zusätzlich können noch drei weitere Signale im Spektrum
beobachtet werden. Das Signal bei 287,3 eV ist ein Shake-up-Peak, welcher durch
einen S0-S1 (HOMO-LUMO) 1 -Übergang der C=C Doppelbindung des PTCDA verursacht
wird (hellblau) [99]. Das Signal bei 291,8 eV (rot) wird durch einen π−π ∗ Shakeup-Prozess,
welcher durch den Kohlenstoff des aromatischen Ringes zustande kommt,
verursacht [100]. Auch bei dem Peak bei 290,0 eV (orange) handelt es sich wiederum um
einen Shake-up, welcher aus der Anregung eines π−π ∗ -Überganges in der Carbonlygruppe
zustande kommt [99]. Sowohl die Bindungsenergien der verschiedenen Kohlenstoffspezies
als auch ihre relativen Differenzen stimmen gut mit den XPS-Ergebnissen in der
Literatur überein [12,88,99,100]. In Tab. 5.4.1 sind die Bindungsenergien und relativen
Flächeninhalte der angepassten Voigt-Kurven für die C1s-Emissionslinie zusammengefasst.
Bei der Bestimmung des Kohlenstoffverhältnisses Ccarbonyl/Caryl ist zu beachten,
dass die Shake-up-Signale der jeweiligen Spezies in die Berechnung mit einbezogen werden.
Somit ergibt sich die Stöchiometrie aus den Intensitäten der verschiedenen Signale
wie folgt zu:
(ICaryl +ICπ−π∗ C=C(1) +ICπ−π∗ C=C(2) ):(ICcarbonyl +ICπ−π∗ C=O ) = 5,1±0,3. (5.4.1)
Die Bestimmung dieses Fehlers wurde im Rahmen einer Größtfehlerabschätzung durchgeführt.
Die Fehler der zuvor beschriebenen Fits wurden für die C1s- und die O1s-
Emissionslinie zu 3 % abgeschätzt. Dazu wurden die Intensitäten der verschiedenen Einzelspezies
der Emissionslinie iterativ um einen Prozentsatz erhöht und abgesenkt und
anschließend qualitativ abgeschätzt, ob der Gesamtfit noch zulässig war oder bereits zu
starke Abweichungen von den experimentellen Daten zeigte.
Das aus der C1s-Emission ermittelte Ccarbonyl/Caryl-Verhältnis von 1:(5,1±0,3) stimmt
mit der theoretisch zu erwartenden Stöchiometrie (1:5) sehr gut überein.
Das Sauerstoffspektrum (Abb. 5.4.1 (b)) zeichnet sich durch zwei intensive Signale aus.
Das intensivere der beiden Signale bei 531,9 eV resultiert aus der Emission des Carbonylsauerstoffs
(blau). Dieser Wert liegt damit zwischen den Literaturwerten für aromatische
COOR-Gruppen (531,6 -531,7 eV) und den Bindungsenergien für Anhydridgruppen
1 HOMO: highest occupied molecular orbital, LUMO: lowest unoccupied molecular orbital
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