In-situ, Real-Time Investigation of Organic Thin Film Growth Using Reflectance Difference Spectroscopy

Part of the Springer Series in Materials Science book series (SSMATERIALS, volume 173)

Abstract

We review our recent work on the in-situ studies of organic thin films in ultra high vacuum (UHV) using reflectance difference spectroscopy (RDS). By monitoring in real time the evolution of the optical anisotropy of surfaces and the growing organic layers, the interface formation and subsequent growth behavior can be clearly revealed. At the same time, the influence of molecule-molecule and molecule-substrate interactions on the optical properties of the organic thin films can be explored. The assets of RDS as a versatile technique for real-time studies of organic thin film growth on inorganic substrates (metals, insulators and nano-structured templates) as well as organic–organic heteroepitaxial growth will be illustrated for selected examples.

References

  1. 1.
    C.D. Dimitrakopoulos, P.R.L. Malenfant, Adv. Mater. 14, 99 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    C.B. Gorman, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 41, 4378 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    S.R. Forrest, Nature 428, 911 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    C.R. Newman, C.D. Frisbie, D.A. da Silva Filho, J.-L. Brédas, P.C. Ewbank, K.R. Mann, Chem. Mater. 16, 4436 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    B. Geffroy, L.R. Philippe, P. Christophe, Polym. Int. 55, 579 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    M. Pope, C.E. Swenberg, Electronic Processes in Organic Crystals and Polymers, 2nd edn. (Oxford Scientific, Oxford, 1999) Google Scholar
  7. 7.
    R. Ruiz, D. Choudhary, B. Nickel, T. Toccoli, K.-C. Chang, A.C. Mayer, P. Clancy, J.M. Blakely, R.L. Headrick, S. Iannotta, G.G. Malliaras, Chem. Mater. 16, 4497 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    R. Forker, T. Fritz, Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2142 (2009) CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    J. Cornil, D. Beljonne, J.-P. Calbert, J.-L. Brédas, Adv. Mater. 13, 1053 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    F.C. Spano, Annu. Rev. Phys. Chem. 57, 217 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    J. Gierschner, J. Cornil, H.-J. Egelhaaf, Adv. Mater. 19, 173 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    M. Muccini, M. Schneider, C. Taliani, M. Sokolowski, E. Umbach, D. Beljonne, J. Cornil, J.-L. Brédas, Phys. Rev. B 62, 6296 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    W. Gebauer, A. Langner, M. Schneider, M. Sokolowski, E. Umbach, Phys. Rev. B 69, 125420 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    A. Ruini, M.J. Caldas, G. Bussi, E. Molinari, Phys. Rev. Lett. 88, 206403 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    S. Tavazzi, D. Besana, A. Borghesi, F. Meinardi, A. Sassella, R. Tubino, Phys. Rev. B 65, 205403 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    K. Hummer, C. Ambrosch-Draxl, Phys. Rev. B 72, 205205 (2005) CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    W. Gebauer, M. Sokolowski, E. Umbach, Chem. Phys. 227, 33 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    E. Umbach, W. Gebauer, A. Soukopp, M. Bäßler, M. Sokolowski, J. Lumin. 76/77, 641 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    E. Zojer, N. Koch, P. Puschnig, F. Meghdadi, A. Niko, R. Resel, C. Ambrosch-Draxl, M. Knupfer, J. Fink, J.L. Brédas, G. Leising, Phys. Rev. B 61, 16538 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    F. Schreiber, Prog. Surf. Sci. 65, 151 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    S. Barlow, R. Raval, Surf. Sci. Rep. 50, 201 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    F. Rosei, M. Schunack, Y. Naitoh, P. Jiang, A. Gourdon, E. Laegsgaard, I. Stensgaard, C. Joachim, F. Besenbacher, Prog. Surf. Sci. 71, 95 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    W. Schmidt, K. Seino, M. Preuss, A. Hermann, F. Ortmann, F. Bechstedt, Appl. Phys. A 85, 387 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    T.U. Kampen, U. Rossow, M. Schumann, S. Park, D.R.T. Zahn, J. Vac. Sci. Technol. B 18, 2077 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    C. Di Natale, C. Goletti, R. Paolesse, F. Della Sala, M. Drago, P. Chiaradia, P. Lugli, A. D’Amico, Appl. Phys. Lett. 77, 3164 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    A.M. Paraian, U. Rossow, S. Park, G. Salvan, M. Friedrich, T.U. Kampen, D.R.T. Zahn, J. Vac. Sci. Technol. B 19, 1658 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    C. Goletti, R. Paolesse, C. Di Natale, G. Bussetti, P. Chiaradia, A. Froiio, L. Valli, A. D’Amico, Surf. Sci. 501, 31 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, R. Paolesse, A. Froiio, E. Dalcanale, T. Berzina, C. Di Natale, A. D’Amico, Surf. Sci. 521, L645 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    C. Goletti, R. Paolesse, E. Dalcanale, T. Berzina, C. Di Natale, G. Bussetti, P. Chiaradia, A. Froiio, L. Cristofolini, M. Costa, A. D’Amico, Langmuir 18, 6881 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, A. Sassella, A. Borghesi, Appl. Phys. Lett. 83, 4146 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, A. Sassella, A. Borghesi, Org. Electron. 5, 73 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, A. Sassella, A. Borghesi, J. Phys. Condens. Matter 16, S4393 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    D. Monti, M. Venanzi, M. Russo, G. Bussetti, C. Goletti, M. Montalti, N. Zaccheroni, L. Prodi, R. Rella, M.G. Manera, G. Mancini, C. Di Natale, R. Paolesse, New J. Chem. 28, 1123 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    A. Sassella, M. Campione, M. Moret, A. Borghesi, C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, Phys. Rev. B 71, 201311R (2005) CrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    A. Sassella, M. Campione, A. Papagni, C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, V. Marcon, G. Raos, Chem. Phys. 325, 193 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  36. 36.
    A. Sassella, A. Borghesi, M. Campione, S. Tavazzi, C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, Appl. Phys. Lett. 89, 261905 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  37. 37.
    Y. Hu, K. Maschek, L.D. Sun, M. Hohage, P. Zeppenfeld, Surf. Sci. 600, 762 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    L.D. Sun, M. Hohage, P. Zeppenfeld, S. Berkebile, G. Koller, F.P. Netzer, M.G. Ramsey, Appl. Phys. Lett. 88, 121913 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  39. 39.
    G. Bussetti, C. Goletti, P. Chiaradia, A. Sassella, M. Campione, S. Tavazzi, A. Borghesi, Surf. Sci. 601, 4488 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  40. 40.
    A. Sassella, M. Campione, L. Raimondo, S. Tavazzi, A. Borghesi, C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, Surf. Sci. 601, 2575 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  41. 41.
    M. Campione, A. Borghesi, M. Laicini, A. Sassella, C. Goletti, G. Bussetti, P. Chiaradia, J. Chem. Phys. 127, 244703 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  42. 42.
    M. Scarselli, G. Ercolani, P. Castrucci, D. Monti, G. Bussetti, M. Russo, C. Goletti, P. Chiaradia, R. Paolesse, M. De Crescenzi, Surf. Sci. 601, 2610 (2007) Google Scholar
  43. 43.
    B.G. Frederick, K.J. Kitching, N.V. Richardson, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 91, 3627 (1995) CrossRefGoogle Scholar
  44. 44.
    B.G. Frederick, R.J. Cole, J.R. Power, C.C. Perry, Q. Chen, N.V. Richardson, P. Weightman, C. Verdozzi, D.R. Jennison, P.A. Schultz, M.P. Sears, Phys. Rev. B 58, 10883 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  45. 45.
    B.G. Frederick, J.R. Power, R.J. Cole, C.C. Perry, Q. Chen, S. Haq, T. Bertrams, N.V. Richardson, P. Weightman, Phys. Rev. Lett. 80, 4490 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  46. 46.
    C.C. Perry, B.G. Frederick, J.R. Power, R.J. Cole, S. Haq, Q. Chen, N.V. Richardson, P. Weightman, Surf. Sci. 427–428, 446 (1999) CrossRefGoogle Scholar
  47. 47.
    D.S. Martin, R.J. Cole, S. Haq, Phys. Rev. B 66, 155427 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  48. 48.
    D.S. Martin, R.J. Cole, S. Haq, Surf. Sci. 539, 171 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  49. 49.
    D.S. Martin, P. Weightman, Thin Solid Films 455–456, 752 (2004) CrossRefGoogle Scholar
  50. 50.
    R. LeParc, C.I. Smith, M.C. Cuquerella, R.L. Williams, D.G. Fernig, C. Edwards, D.S. Martin, P. Weightman, Langmuir 22, 3413 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  51. 51.
    D.R.T. Zahn, S.D. Silaghi, C. Cobet, M. Friedrich, N. Esser, Phys. Status Solidi B 242, 2671 (2005) CrossRefGoogle Scholar
  52. 52.
    S.D. Silaghi, D.R.T. Zahn, Appl. Surf. Sci. 252, 5462 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  53. 53.
    P. Weightman, G.J. Dolan, C.I. Smith, M.C. Cuquerella, N.J. Almond, T. Farrell, D.G. Fernig, C. Edwards, D.S. Martin, Phys. Rev. Lett. 96, 086102 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  54. 54.
    M.C. Cuquerella, C.I. Smith, D.G. Fernig, C. Edwards, P. Weightman, Langmuir 23, 2078 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  55. 55.
    C.I. Smith, A. Bowfield, M.C. Cuquerella, C.P. Mansley, T. Farrell, P. Harrison, D.S. Martin, D.G. Fernig, C. Edwards, J.E. Butler, R.J. Hamers, B. Sun, X. Wang, P. Weightman, Europhys. Lett. 85, 18006 (2009) CrossRefGoogle Scholar
  56. 56.
    E.K. Miller, K. Hingerl, C.J. Brabec, A.J. Heeger, N.S. Sariciftci, J. Chem. Phys. 113, 789 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  57. 57.
    P. Chiaradia, R. Del Sole, Surf. Rev. Lett. 6, 517 (1999) CrossRefGoogle Scholar
  58. 58.
    Y. Borensztein, Surf. Rev. Lett. 7, 399 (2000) Google Scholar
  59. 59.
    D.S. Martin, P. Weightman, Surf. Rev. Lett. 7, 389 (2000) Google Scholar
  60. 60.
    G. Chiarotti, P. Chiaradia, F. Arciprete, C. Goletti, Appl. Surf. Sci. 175–176, 777 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  61. 61.
    P. Weightman, Phys. Status Solidi A 188, 1443 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  62. 62.
    P. Weightman, D.S. Martin, R.J. Cole, T. Farrell, Rep. Prog. Phys. 68, 1251 (2005) CrossRefGoogle Scholar
  63. 63.
    D.E. Aspnes, J.P. Harbison, A.A. Studna, L.T. Florez, J. Vac. Sci. Technol. A 6, 1327 (1988) CrossRefGoogle Scholar
  64. 64.
    O. Acher, B. Drévillon, Rev. Sci. Instrum. 63, 5332 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  65. 65.
    K. Kern, H. Niehus, A. Schatz, P. Zeppenfeld, J. Goerge, G. Comsa, Phys. Rev. Lett. 67, 855 (1991) CrossRefGoogle Scholar
  66. 66.
    Ph. Hofmann, K.C. Rose, V. Fernandez, A.M. Bradshaw, W. Richter, Phys. Rev. Lett. 75, 2039 (1995) CrossRefGoogle Scholar
  67. 67.
    J.K. Hansen, J. Bremer, O. Hunderi, Surf. Sci. 418, L58 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  68. 68.
    J. Bremer, J.K. Hansen, O. Hunderi, Appl. Surf. Sci. 142, 286 (1999) CrossRefGoogle Scholar
  69. 69.
    K. Stahrenberg, Th. Herrmann, N. Esser, W. Richter, Phys. Rev. B 61, 3043 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  70. 70.
    D.S. Martin, A.M. Davarpanah, S.D. Barrett, P. Weightman, Phys. Rev. B 62, 15417 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  71. 71.
    L.D. Sun, M. Hohage, P. Zeppenfeld, R.E. Balderas-Navarro, K. Hingerl, Phys. Rev. Lett. 90, 106104 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  72. 72.
    L.D. Sun, M. Hohage, P. Zeppenfeld, R.E. Balderas-Navarro, Surf. Sci. 589, 153 (2005) CrossRefGoogle Scholar
  73. 73.
    L.D. Sun, M. Hohage, P. Zeppenfeld, R.E. Balderas-Navarro, K. Hingerl, Surf. Sci. 527, L184 (2003) CrossRefGoogle Scholar
  74. 74.
    L.D. Sun, R. Denk, M. Hohage, P. Zeppenfeld, Surf. Sci. 602, L1 (2008) CrossRefGoogle Scholar
  75. 75.
    R. Forker, D. Kasemann, Thomas Dienel, C. Wagner, R. Franke, K. Müllen, T. Fritz, Adv. Mater. 20, 4450 (2008) CrossRefGoogle Scholar
  76. 76.
    L.D. Sun, C.Y. Liu, D. Queteschiner, G. Weidlinger, P. Zeppenfeld, Chem. Phys. Phys. Chem. 13, 13382 (2011) CrossRefGoogle Scholar
  77. 77.
    L.D. Sun, M. Denk, R. Denk, M. Hohage, G. Weidlinger, P. Zeppenfeld, Chem. Phys. Phys. Chem. 12, 14706 (2010) CrossRefGoogle Scholar
  78. 78.
    L.D. Sun, S. Berkebile, G. Weidlinger, G. Koller, M. Hohage, F.P. Netzer, M.G. Ramsey, P. Zeppenfeld, Chem. phys. Phys. Chem. 12, 3141 (2010) Google Scholar
  79. 79.
    R. Resel, M. Oehzelt, O. Lengyel, T. Haber, T.U. Schülli, A. Thierry, G. Hlawacek, C. Teichert, S. Berkebile, G. Koller, M.G. Ramsey, Surf. Sci. 600, 4645 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  80. 80.
    L.D. Sun, C.Y. Liu, D. Queteschiner, P. Zeppenfeld, AIP Adv. 1, 022112 (2011) CrossRefGoogle Scholar
  81. 81.
    T.M. Halasinski, D.M. Hudgins, F. Salama, L.J. Allamandola, T. Bally, J. Phys. Chem. A 104, 7484 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  82. 82.
    P. Sony, A. Shukla, Phys. Rev. B 75, 155208 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  83. 83.
    C.G. Hu, L.D. Sun, J.M. Flores-Camacho, M. Hohage, C.Y. Liu, X.T. Hu, P. Zeppenfeld, Rev. Sci. Instrum. 81, 043108 (2010) CrossRefGoogle Scholar
  84. 84.
    J. Dick, P. Erichsen, J. Woolf, H.H. Rotermund, Surf. Sci. 462, 90 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  85. 85.
    C. Punckt, F.S. Merkt, H.H. Rotermund, New J. Phys. 9, 213 (2007) CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Authors and Affiliations

  1. 1.Institute of Experimental PhysicsJohannes-Kepler University LinzLinzAustria

Personalised recommendations