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• W1539319323 abstract "Subject of this thesis was the study of structure and growth of thin films of the organic semiconductor diindenoperylene (DIP) on thermally oxidized silicon-wafers. Furthermore, the system Au/DIP as a model-system for metal-organic contacts in applications of “organic electronics“ has been studied to investigate the interfacial morphology as well as the thermal stability of the DIP-film and of the Au/DIP interface for various deposition conditions of the Au film. DIP-films with thickness between 100 A and 1100 A have been deposited at a substrate temperature of ca. 150°C and at a rate of ca. 12 A/min onto SiO2 substrates. Inspection of these films by X-ray scattering (specular and under grazing incidence), cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) and non-contact atomic force microscopy (AFM) shows that the DIP-films are coherently ordered (crystalline) across their entire thickness normal to the surface and that they exhibit an extraordinary high crystalline order for organic thin-film systems with mosaicities of <= 0.014°. The lattice constant of 16.5 A implies that the molecules are essentially standing upright on the substrate. The growth behavior of these films has been studied in the theoretical framework of self-affine surfaces employing specular and diffuse x-ray scattering and AFM-measurements, respectively, at DIP-films with thickness between 70 A und 9000 A. The measurements allowed for the independent determination of the following scaling-exponents: alpha = 0.68 ± 0.06, beta = 0.75 ± 0.05 und 1/z = 0.92 ± 0.20. In particular the large value of beta exceeding the limit of random deposition (beta <= 0.5) can only be explained with the model of “Rapid Roughening” which requires lateral inhomogeneous growth rates. These could be due to “tilt domains” which form as a consequence of the slight tilt of the molecules with respect to the surface normal. The metal-organic heterosystem Au/DIP has been studied by TEM, X-ray diffraction (specualar and diffuse), and by high-resolution Rutherford backscattering spectrometry (RBS). TEM shows that the preparation conditions of the Au film (evaporation rate and substrate temperature) strongly determine the interfacial morphology. In situ X-ray diffraction during annealing reveals that the organic layer is thermally stable up to about 150°C, a temperature sufficient for most electronic applications. At higher temperatures, lateral inhomogeneous desorption of the DIP-film sets on. Furthermore, the x-ray measurements show that the “as grown” Au layer exhibits a large mosaicity of around 10°. Upon annealing above 120°C the Au film starts to reorder and shows sharp (111)-diffraction features. In addition, temperature dependent RBS measurements indicate that the Au/DIP-interface is thermally essentially stable against diffusion of Au in the DIP layer up to ca. 100°C on the time-scale of hours. In der vorliegenden Arbeit wurden Struktur, thermisches Verhalten und Wachstumsverhalten von dunnen Filmen des organischen Halbleiters Diindenoperylen (DIP) auf thermisch oxidierten Siliziumwafern untersucht. Auserdem wurden am System Au/DIP als Modellsystem fur Metall-Organik-Kontakte in Anwendungen fur „Organische Elektronik“ die Grenzflachenmorphologie, sowie die thermische Stabilitat der DIP-Schicht und der Au/DIP-Grenzflache fur verschiedene Wachstumsbedingungen der Au-Schicht untersucht.DIP-Schichten mit Schichtdicken zwischen 100 A und 1100 A wurden bei einer Substrattemperatur von ca. 150°C mit einer Rate von ca. 12 A/min auf SiO2-Oberflachen aufgewachsen. Ihre Untersuchung mit Rontgenstreuung (spekular und unter streifendem Einfall), Querschnitts Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) zeigt, dass die Schichten senkrecht zur Oberflache uber die gesamte Schichtdicke kristallin aufwachsen und dabei eine fur organische Dunnschichtsysteme ausergewohnlich hohe kristalline Ordnung mit Mosaizitaten <= 0.014° aufweisen. Die Gitterkonstante von 16.5 A impliziert, dass die Molekule in der Schicht dabei annahernd senkrecht auf dem Substrat stehen. Das Wachstumsverhalten wurde im Rahmen der Theorie selbstaffiner Oberflachen mit spekularer und diffuser Rontgenstreuung, sowie mit AFM an Filmen mit Schichtdicken zwischen 70 A und 9000 A untersucht. Aus den voneinander unabhangigen Messungen ergeben sich folgende Skalenexponenten: alpha = 0.68 ± 0.06, beta = 0.75 ± 0.05 und 1/z = 0.92 ± 0.20. Insbesondere der hohe Wert fur beta, der das Limit fur ballistische Deposition (beta <= 0.5) ubersteigt, lasst sich nur im Rahmen des Modells „Rapid Roughening“ erklaren, das lateral inhomogene Wachstumsraten voraussetzt. Diese konnen durch „Tilt-Domanen“ verursacht werden, die durch die leichte Kippung der Molekule gegen die Oberflachennormale entstehen. Das metall-organische Heterosystem Au/DIP wurde mit TEM, Rontgenstreuung (spekular und diffus), sowie mit hochauflosender Rutherfordruckstreuung (RBS) untersucht. Querschnitts-TEM Aufnahmen zeigen, dass die Grenzflachenmorphologie stark von den Wachstumsbedingungen der Au-Schicht (Wachstumsrate und Substrattemperatur) abhangt. In situ Rontgenstreuung wahrend des Temperns des Systems zeigt, dass die organische DIP-Schicht bis ca. 150°C thermisch stabil ist, was fur die meisten technischen Anwendungen ausreichend ist. Bei hoheren Temperaturen beginnt die DIP-Schicht lateral inhomogen zu desorbieren. Die Rontgenmessungen zeigen auserdem, dass die „as grown“ Au-Schicht eine grose Mosaizitat von ca. 10° aufweist. Nach Tempern bei 120°C (1 Stunde) beginnt ein Umordnungsprozess in der Au-Schicht und scharfe (111)-Rontgenreflexe werden sichtbar. Temperaturabhangige RBS-Messungen zeigen, dass die Au/DIP-Grenzflache eine thermische Stabilitat gegen Au-Diffusion in die DIP-Schicht bis ca. 100°C (auf der Zeitskala von 1 Stunde) aufweist." @default.
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