Rastertunnelspektroskopie an einzelnen Molekülen in epitaktischen Nanoschichten

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Im Rahmen des hier beantragten Projektes sollen die elektronischen Eigenschaften einzelner organischer Moleküle in epitaktisch gewachsenen Schichten mit Hilfe der Rastertunnelspektroskopie untersucht werden. Materialseitig wollen wir uns auf die bisher in der Literatur praktisch nicht beschriebene Klasse der Quaterrylenderivate konzentrieren und als erstes detailliert untersuchen, welchen Einfluss unterschiedliche Substituenten auf die energetische Lage der molekularen Zustände auf Metallsubstraten haben (chemischer Kontrast). Hierfür erscheinen die Quaterrylene aufgrund ihres geringen HOMO-LUMO-Abstandes als Modellsysteme besonders geeignet. Die zweite grundlegende Fragestellung betrifft den Einfluss der Natur des Substrates auf die Lage der molekularen Zustände. Zweifellos kommt hier den bereits erwähnten Metallsubstraten eine besondere Bedeutung zu, da die Kenntnis der elektronischen Zustände organischer Adsorbate auf Metallen unmittelbare praktische Relevanz für molekulare elektronische Bauelemente hat. Andererseits haben jüngere optische Untersuchungen unserer Gruppe gezeigt, dass im Gegensatz zu der vorherrschenden Auffassung bereits eine Monolage eines anderen Aromaten die darauf abgeschiedenen Quaterrylenschichten vom darunter liegenden Metallsubstrat elektronisch entkoppelt. Deshalb wollen wir als zweiten Schwerpunkt durch organisch-organische Heteroepitaxie auf derartigen organischen Spacer- Schichten hergestellte Proben mittels Rastertunnelspektroskopie gezielt untersuchen. Dies soll den Hauptschwerpunkt der geplanten Arbeiten ausmachen. In derartigen vertikal strukturierten Proben können die Moleküle der obersten Schicht als Ladungsinseln aufgefasst werden. Deshalb wollen wir außerdem versuchen, an solchen Proben Einzelelektronentunneln bei Raumtemperatur mittels im Rastertunnelmikroskop aufgenommener Strom-Spannungs-Kennlinien nachzuweisen.