Evaluación de la orientación molecular de películas (láminas) delgadas de Cu en sustratos de cristal procesados con fricción.

Un TLD (Transistor de Lámina Delgada) puede ser fabricado en una temperatura relativamente baja, así que es posible formarlo sobre un sustrato de plástico flexible. Los TLDs son buenos candidatos para transistores de pantallas de computadora ligeras.

El pentaceno ha atraído mucha atención ya que es un material con movilidad parecida a la del silicio (Si) amorfo. La movilidad puede ser mejorada aun más mediante el control de la fase de cristal y su orientación molecular. Para identificar las fases del cristal y evaluar su orientación molecular, se efectuaron medidas de difracción de rayos X de diferentes grosores (150 nm y 30 nm) de películas (láminas) delgadas de pentaceno policristalino bajo diferentes condiciones en una lámina de óxido con 300 nm de grosor sobre un sustrato de Si (001) en ultra-vacío usando el método de crecimiento epitaxial por haces moleculares.

Mediadas dentro- y fuera-de-plano1 fueron efectuadas usando el drifractómetro SmartLab multipropósito de Rigaku

Out-of-plane measurement
Medidas fuera-de-plano (difracción por los planos de celosía paralelos a la superficie de la muestra)

En ambas muestras, solo se observan las líneas de difracción del pentaceno (001), lo cual sugiere que las moléculas de estas muestras tienen la misma orientación. En la muestra de 150 nm de grosor, no solo se observan las líneas de difracción de las fases de la lámina delgada con una longitud del eje-c de 15.40 Å sino que también se ven las líneas de difracción de las fases a granel con longitud de eje-c de 14.40 Å3. Además, se observan las líneas de difracción de la lámina delgada de la muestra 20 nm, pero las líneas de difracción de sus fases a granel no son visibles.

Rocking curve measurement
Medida de curva oscilante (línea de difracción de pentaceno (002))

Los grosores de las curvas oscilantes de las fases de las láminas delgadas son de alrededor de 0.08 a 0.09°, más o menos el mismo valor independientemente de la diferencia de las anchuras de las láminas, lo cual revela que tienen orientaciones muy altas. Las anchuras de las curvas oscilantes de las fases a granel son de alrededor de 0.22°, indicando que hay una diferencia en la orientación de acuerdo a la fase.

In-plane measurement
Medidas dentro-de-plano (difracción mediante planos de celosía perpendiculares a la superficie de la muestra)

En la medida dentro-de-plano, se obtuvieron perfiles de difracción con buenas proporciones de S/N que no están perturbados por las señales de la lámina termo-oxidada y el sustrato de Si, y se observaron líneas de difracción de los componentes de pentaceno (hk0) en ambas muestras. En cuanto a la medida fuera-de-plano, la lámina delgada y las fases en granel fueron vistas en la muestra de 150 nm de grosor. Usando la line de difracción de pentaceno (110) de la fase de la lámina delgada a 2θ = 19°, el tamaño del cristalito de la fase de la lámina delgada fue estimado usando la formula Scherrer, resultando en un tamaño de alrededor de 50 nm para las dos muestras.

(Muestras proveídas por: Saiki Laboratorio, Departamento de Ciencias de la Complejidad y la Ingeniería, Escuela de Graduados en Ciencias de la Frontera, Universidad de Tokyo.)

Referencias:

  1. Katsuhiko Inaba, Rigaku J. 35 27-36 (2004)
  2. C.C. Mattheus, et al., Acta Crystallogr. Sec. C, 57 939-941 (2001) 
  3. J.S. Wu and J.C.H. Spence, J. Appl. Crystallogr. 37 78-81 (2004)



El SmartLab es el más novedoso difractómetro de alta resolución disponible en la actualidad. Tal vez su característica más novedosa es el software SmartLab Guiadance, que proporciona al usuario una interfaz inteligente que le guía a través de las complejidades de cada experimento. Es como tener un experto a su lado. Read more...