Unravelling the multilayer growth of the fullerene C-60 in real time

BOMMEL, S., N. KLEPPMANN, C. WEBER, H. SPRANGER, P. SCHAFER, Jiří NOVÁK, S. ROTH, F. SCHREIBER, S.H.L. KLAPP a S. KOWARIK. Unravelling the multilayer growth of the fullerene C-60 in real time. NATURE COMMUNICATIONS. LONDON: NATURE PUBLISHING GROUP, 2014, roč. 5, 5. 11. 2014, s. 1-8. ISSN 2041-1723. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1038/ncomms6388.

Základní údaje

• Originální název: Unravelling the multilayer growth of the fullerene C-60 in real time
• Autoři: BOMMEL, S., N. KLEPPMANN, C. WEBER, H. SPRANGER, P. SCHAFER, Jiří NOVÁK, S. ROTH, F. SCHREIBER, S.H.L. KLAPP a S. KOWARIK.
• Vydání: NATURE COMMUNICATIONS, LONDON, NATURE PUBLISHING GROUP, 2014, 2041-1723.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Stát vydavatele: Velká Británie a Severní Irsko
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: URL
• Impakt faktor: Impact factor: 11.470
• Doi: http://dx.doi.org/10.1038/ncomms6388
• UT WoS: 000345624800009
• Klíčová slova česky: Růst tenkých filmů; kinetické Monte-Carlo simulace; energetická bariéra; Rentgenový rozptyl; epitaxní růst; růst klastrů; solární články; C60, povrchy; molekuly
• Klíčová slova anglicky: THIN-FILM GROWTH; KINETIC MONTE-CARLO; STEP-EDGE BARRIERS; X-RAY-SCATTERING; EPITAXIAL-GROWTH; CLUSTER GROWTH; SOLAR-CELLS; SOLID C60; SURFACES; MOLECULES
• Štítky: Diffusion, in-situ, multilayer growth, organic semiconductors, real-time, X-ray scattering

Anotace

Molecular semiconductors are increasingly used in devices, but understanding of elementary nanoscopic processes in molecular film growth is in its infancy. Here we use real-time in situ specular and diffuse X-ray scattering in combination with kinetic Monte Carlo simulations to study C-60 nucleation and multilayer growth. We determine a self-consistent set of energy parameters describing both intra- and interlayer diffusion processes in C-60 growth. This approach yields an effective Ehrlich-Schwoebel barrier of E-ES = 110 meV, diffusion barrier of E-D = 540 meV and binding energy of E-B = 130 meV. Analysing the particle-resolved dynamics, we find that the lateral diffusion is similar to colloids, but characterized by an atom-like Schwoebel barrier. Our results contribute to a fundamental understanding of molecular growth processes in a system, which forms an important intermediate case between atoms and colloids.

Anotace česky

Molekulární polovodiče jsou stále častěji používány v elektronických součástkách, ale porozumění jejich elementárních nanoskopických vlastností je stále v zárodku. V předkládané studii prezentujeme studii nukleace C-60 a růstu jeho multivrstev provedenou pomocí kombinace in-situ spekulárního a difuzního Rentgenového rozptylu v reálném čase a kinetických Monte-Carlo simulací. Pomocí těchto metod jsme určili konzistentní množinu energetických parametrů popisujících difuzi atomů C-60 uvnitř molekulárních vrstev a mezi nimi v průběhu růstu multivrstev. Tento přístup poskytuje efektivní Ehrlichovu-Schwoebelovu bariéru E_ES=110 meV a difuzní bariéru E_D=540 meV a vazební energii E_B=130 meV. Pomocí analýzi částicově rozlišené dynamiky shledáváme, že laterální difúze je podobná koloidům, ale charakterizovaná Schwoebelovou bariérou jako u atomů. Naše výsledky přispívaji k fundamentálnímu porozumění procesů při růstu molekulárních krystalů v systému, který tvoří důležitý mezikrok mezi atomy a koloidy.