Deposition of submonolayer coverages of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI) onto NaCl(001) results in the bimodal growth of coexisting square and needle-shaped islands. The epitaxy of each island type was determined from molecular and atomic resolution non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) images. Post-deposition, the needle islands grow while the square islands disappear completely within days. This is characterized as a dewetting transition, the dynamics of which has been described and empirically fit to the monomolecular growth model, a model typically applied to biological growth.Methods of tailoring molecular thin film morphology and maturation rate were investigated. The island surface distribution, size, shape, and rate of dewetting of submonolayer coverages of PTCDI on alkali halides may be varied by changing growth conditions such as temperature and by templating the substrate with single atomic layer deep pits or depositing gold nanoclusters to modify island nucleation. This characterization is an important step in controlling the structure of thin organic films for devices that are sensitive to nanoscale film structure.Film morphology of organic photovoltaic materials can have a dramatic influence on device performance. Building upon previous morphological studies of tailoring molecular island size and nucleation site distribution, thin films of PTDCI (an electron donor) and copper (II) phthalocyanine (an electron acceptor) molecular islands were grown under ultra high vacuum conditions. Topography and surface contact potential were simultaneously mapped in a preliminary NC-AFM and Kelvin probe force microscopy study investigating structure-function relationships in photovoltaic energy generation. / Le dépôt de sous-couche simples de 3,4,9,10-pérylénetetracarboxylic diimide (PTCDI) sur du NaCl (001) résulte en une croissance bimodale d'îles en formes d'aiguille et de carré. L'épitaxie de chaque type d'île a été déterminé par imagerie microscopique à force atomique non-contact (NC-AFM) avec des résolutions atomiques et moléculaires. Aprés le dépôt, les îles en forme d'aiguille croissent tandis que les îles de forme de carrés disparaissent complètement en quelques jours. Ceci est caractérisé par une transition de démouillage, pour laquelle la dynamique a été décrite et empiriquement ajusté au modèle de croissance mono-moléculaire, un modèle généralement appliqué aux croissances biologiques. Les méthodes d'adaptation de la morphologie des couches moléculaires minces et le taux de maturation ont été étudiés. La distribution de surface, la taille et la forme des îles, ainsi que le taux de démouillage des sous-couche simples de PTCDI sur les alkali-halides peuvent être modifiés en changeant les conditions de croissance telles que la température, en remodelant le substrat avec des trous profonds d'épaisseur atomique ou en déposant des nano-amas d'or pour modifier la nucléation des îles. Cette caractérisation est une étape importante pour le contrôler la structure des films organiques fins pour des appareils qui sont sensibles à la structure des films aux échelles nanoscopiques. La morphologie des films de matériaux organiques photovoltaïques peut avoir une influence importante sur la performance de ces appareils. En s'appuyant sur des études antérieures portant sur l'adaptation de la taille des îles moléculaires et la répartition des sites de nucléation, des films minces d'îles de PTDCI (un donneur d'électrons) et de cuivre (II) phthalocyanine (un accepteur d'électrons) ont été cultivés sous ultra haut vide. La topographie et le potentiel de contact à la surface ont été cartographié simultanément dans une étude préliminaire de microscopies NC-AFM et sonde Kelvin pour caractériser les relations entre la structure et la fonction de la génération d'énergie photovoltaïque.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.107776 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Topple, Jessica |
| Contributors | Peter H Grutter (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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