Metallisierung organischer Filme durch selektive Metall-Komplexierung

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Der Einsatz organischer Dünnfilme als Funktionsschicht z.B. in molekular-elektronischen Bauteilen oder Sensoren ist eng verknüpft mit der Notwendigkeit, wohldefinierte metallische Schichten z.B. Kontakte hierauf abzuscheiden. Während organische Dünnfilme auf Metallsubstraten mit sehr scharfen definierten Grenzflächen aufgewachsen werden können, ist der umgekehrte Prozess nämlich die Deposition von Metallen auf organischen Filmen schwierig und bisher nicht zufriedenstellend gelöst. In diesem Projekt soll ein neuartiger Ansatz untersucht werden, der darauf beruht, durch Deposition von Metallen auf metallfreien Phthalocyanin- oder Porphyrin-Schichten eine gezielte Metallsubstitution dieser Moleküle zu erreichen und diese als Nukleationszentren für eine nachfolgende Metalldeposition zu nutzen (siehe Abb. 1). Um den Einfluss der Diffusion auftreffender Metallatome zu charakterisieren, sollen die Metallfilme (Cu, Fe, Pd) sowohl thermisch aufgedampft als auch mittels chemischer Dampfabscheidung (CVD) abgeschieden werden. Ausgehend von ultra-dünnen zunächst auf einkristallinen Trägersubstraten aufgewachsenen organischen Filmen sollen die anfänglichen Prozesse der Metallabscheidung (d.h. Substitutionsreaktion und Nukleationsphänomene) mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie (STM) und der Photoelektronenspektroskopie (XPS) charakterisiert werden. Dabei sollen insbesondere die aktiven Nukleationszentren identifiziert und Prozessparameter (Temperatur, Rate, ggf. Aktivierung der Oberfläche durch Ionenätzen etc.) für die Metallabscheidung optimiert werden. Im weiteren Verlauf des Projekts sollen diese Untersuchungen auch auf Ladungstransferkomplexe auf der Basis von Metall-Tetracyanoquinodimethanen (TCNQ) wie z.B. Ag/TCNQ oder Cu/TCNQ ausgedehnt werden. Aufgrund ihrer alternierenden Metall/Molekül-Schichtstruktur bietet sich bei dieser Materialklasse die interessante Möglichkeit beim Schichtwechsel auch dickere Metallfilme aufzubringen, während die inneren Metallschichten als effektive Diffusionsbarrieren fungieren. Bei der Metalldeposition auf diesen Materialien liegt ein besonderes Augenmerk auf der optimierten Abscheidung glatter Metallschichten, die durch eine möglichst hohe Keimdichte und einer Unterdrückung von Clusterbildung und Reifung erfolgen soll.