Structure and electronics of donor-acceptor blends

Resumen

Las mezclas moleculares donor-aceptor se utilizan en dispositivos electrónicos de inyección, como las células solares orgánicas. Las interfaces metal/molécla en estos dispositivos son clave para su funcionamiento, ya que el alineamiento de los niveles moleculares con respecto al nivel de Fermi del metal determina las barreras de inyección/extracción de electrones y huecos. En este trabajo se estudian la estructura y el alineamiento energético de monocapas moleculares que son mezclas de dos moléculas conjugadas de pequeño tamaño, una dadora y otra aceptora. Las moléculas utilizadas son la ftalocianina de cobre (CuPc) y el pentaceno (PEN) -moléculas dadoras bien conocidas por su uso en dispositivos- y sus homólogas fluoradas, FCuPc y PFP, que son moléculas aceptoras. Las combinaciones dador-aceptor estudiadas son CuPc+PFP y PEN+FCuPc, y los substratos utilizados, las superficies (111) de los metales Ag y Cu. Del trabajo anterior, se sabe que para las monocapas mixtas sobre Au(111), los niveles moleculares están anclados al nivel de vacío, lo cual produce un desplazamiento característicos en energía de ligadura de los niveles de las moléculas (dador a menor energía de ligadura, aceptor a mayor energía de ligadura) en función de la concentración relativa de moléculas dadoras y aceptoras en cotacto con el metal. El anclaje al nivel de vacío es de esperar en sistemas poco interactivos, en los que o existe transferncia de carga. Por eso las mezclas sobre Au(111) siguen de cerca los desplazamientos arriba mencionados. Sin embargo, cuando utilizamos substratos más reactivos, como Ag(111) y Cu(111), existirán efectos adicionales que debemos tener en cuenta y observaremos que los desplazamientos de los niveles moleculares divergen de aquéllos predichos por el modelo de anclaje al nivel de vacío. Este trabajo busca entender estas ciscrepancias y explicarlas con efectos como la transferencia de carga y los cambios en la distancia de absorción.