陳俊顯Chen, Chun-hsien臺灣大學:化學研究所李昇隆Lee, Shern-LongShern-LongLee2010-06-302018-07-102010-06-302018-07-102009U0001-2407200919280400http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187562本論文研究的主要成果為發展快速、簡易的薄膜製備技術以因應分子電子元件(molecular electronics)領域對於製膜技術之需求。我們發現紙張的毛細現象所引發的流體運動，可控制多苯環有機小分子(如3,6,11,14-tetradodecyloxydibenzo[g,p]chrysene ((C12O)4DBC1與coronene等)於基材表面的排列位向，這個方法可歸納為流體在液固界面的剪力導致物質排列的方式。實驗結果證實此製膜方法可使數種原本平躺於基材表面的分子站立，並形成規則的線狀排列，規則的分子排列距離長達7 mm。因電子可再立起且以線狀排列的分子薄膜內自由移動，此種製膜技術也可使高分子(如double stranded oligobisnorbornene)沿著同一個方向進行接合，在數百奈米的接合中只有0.5%的缺陷被觀察到。描式穿隧顯微鏡 (scanning tunneling microscopy，STM)與原子力顯微鏡(atomic force microscopy，AFM)是本研究工作的實驗方法，用來分析吸附於固體表面的分子在受到流體側向流動的剪力後所造成的吸附位向與排列方向的變化等。本論文也探討經由剪力誘導所製備的薄膜之物化特性，包含量測薄膜的偏光性以及利用掃描式穿隧能譜 (scanning tunneling spectroscopy，STS)探討不同吸附位向與排列方式的分子之能階變化等。To develop new methods for the preparation of thin-films for molecular electronics application is the major goal of this dissertation. We report the assembly of polyaromatic monolayers that exhibit predominantly one single-domain up to 7 mm by planar Couette-like flow whose anisotropic shear induces an edge-on orientation for 3,6,11,14-tetradodecyloxydibenzo[g,p]chrysene ((C12O)4DBC)1 and coronene which would otherwise adapt the face-on arrangement on graphite surface. Due to electrons can move freely through the packed molecules, the thin-film hence can be considered as a good pathway for electron transfer. In addition, with a shear treatment for dropcast films, a unidirectionally ordered domain of double Stranded Oligobisnorbornene with a defect density less than 0.5% can be prepared. Simulation results by molecular dynamics suggest that there may be multiple interactions such as pi-pi stacking and dipolar attractions taking place between the termini of the oligomers. canning tunneling microscopy (STM) and atomic force microscopy (AFM) are major approaches in this dissertation used to analyze molecular orientations before and after being subjected to shear treatments. We also investigate optical properties of the prepared thin-films and perform STS measurements for the discussion of molecular adsorptions as well as the variety of energetic levels of molecules.中文摘要 I文摘要 II目錄 III目錄 V目錄 IX一章 緒論 1-1 前言 1-2 掃描式穿隧電子顯微鏡的簡介 3-2-1 穿隧效應 3-2-2 STM發展過程 4-2-3 STM原理與操作模式 5-3 掃描穿隧能譜與共振穿隧 7-3-1 掃描穿隧能譜的偵測原理 7-3-2 共振穿隧 8-3-3 不對稱二極體的特性 9-3-4 分子的堆疊方式與電性的關聯性 11-4 薄膜製備方式 15-4-1 常見製膜方式介紹 15-4-1-1 電場製膜 15-4-1-2 去濕現象製膜 17-4-1-3 區帶塗覆製膜法 20-4-1-4 浸泡式塗覆製膜法 21-4-2 分子排列類型與製程種類的相關性 22-5 本論文之研究動機與目的 24二章 實驗部份 25-1 藥品、耗材及儀器 25-1-1 藥品 25-1-2 耗材 26-1-3 STM儀器型號與防震系統 27-1-3-1 PicoScan 4500 (Agilent Technologies) 27-1-3-2 STM樣品操作環境 27-1-3-3 STM儀器防震系統 28-1-4 STM低溫控制系統 29-1-5 UV/Vis與PL儀器型號 29-1-6 粒徑分析儀 29-2 製膜方法 30-2-1 以機械方式創造剪力的製膜方法 30-2-2 利用毛細現象吸引樣品溶液創造剪力的製膜方法 31-2-3 本論文製膜方法的流體流速與文獻實例流速比較 32三章 掃描穿隧能譜 34-1 DBC的化學結構與自組裝影像圖 34-2 獨立分散的DBC之製備方法與其影像圖 36-3 掃描穿隧能譜的結果 37-4 密度泛函計算 39-5 PL光譜 40四章 製備有機分子薄膜 41-1以機械力創造剪力製備有機分子薄膜 41-2以毛細力創造剪力製備有機小分子薄膜 43-3毛細力所創造的剪力製備有機小分子薄膜的有效面積 47-4 用AFM觀察溶劑的揮發性對於剪力製備薄膜影響 52-5以剪力製備薄膜的方法對於多環芳香族分子一般性的探討 54-6玻璃為基材並利用毛細力創造剪力製備有機小分子薄膜 57-7經剪力配向後的薄膜之偏光效果 58-8分子於溶液中的UV/Vis測試結果 59五章 製備有機高分子薄膜 61-1 雙股高分子的STM影像特徵 61-2梯狀有機高分子的結構與合成方式 62-3梯狀有機高分子於石墨表面的掃描穿隧顯微鏡影像 64-4以DLS觀察梯狀高分子於溶液中聚集的現象 66-5以毛細現象創造剪力製備有機梯狀雙股高分子薄膜 67-6以掃描穿隧顯微鏡觀察梯狀高分子影樣與錯位接合 68-7以毛細力創造剪力製備有機螺旋狀雙股高分子薄膜 72-8氫化分子的結構與STM影像 74-9各式各樣不同的多苯環中心之梯狀高分子 76-10以毛細力創造剪力製備有機梯狀單股高分子薄膜 79六章 結論 80七章 期刊發表 81八章 參考文獻 839236644 bytesapplication/pdfen-US掃描探針顯微術配向分子自組裝Scanning Probe Microscopyalignmentmolecular self-assemblythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187562/1/ntu-98-D95223029-1.pdf