Untersuchungen zum Wachstum dünner Schichten organischer Metalle aus (BEDT-TTF)2I3

Abstract

Es wurden dünne Schichten des organischen Metalls und Supraleiters (BEDT-TTF)_2I_3 durch Aufdampfen hergestellt. Dabei wurden UHV-Bedingungen erprobt, aber auch ein kontrolliertes Einleiten von Iod in die Aufdampfkammer vorgenommen. Die Substrattemperaturen wurden zwischen 200 K und 360 K variiert. Mit einem computergestützen Berechnungsverfahren wurden Substrat-Adsorbatsysteme identifiziert, die aus geometrischer Sicht ein epitaktisches Schichtwachstum zulassen. Trotz der geometrisch möglichen Epitaxie bei diesen Systemen wurde beim Aufdampfen auf die kalten Substrate kein substratinduziertes geordnetes Schichtwachstum erzielt. Dies wird auf die mangelnde laterale Beweglichkeit der ersten entstehenden Kristallite auf der Substratoberfläche zurückgeführt. Beträgt die Substrattemperatur beim Aufdampfen ca. 80°C, bilden sich regelmäßig geformte Kristallite auf der Oberfläche. Diese Kristallite zeigen nur auf HOPG eine laterale Ordnung, die sich einem Substrateinfluss zuschreiben lässt. Bei dieser Substrattemperatur muss in der Kammer eine Iodatmosphäre hergestellt werden, um desorbierendes Iod auf dem Substrat zu ersetzen. Röntgenbeugung und Ramanspektroskopie legen nahe, dass die so entstandenen Schichten aus alpha_t- oder beta-(BEDT-TTF)_2I_3 bestehen. Zusammen mit der Epitaxieberechnung und Erkenntnissen aus der elektrochemischen Schichtherstellung unterstützt die laterale Ordnung der Kristallite diese Schlussfolgerung. Mit den zur verfügung stehenden Mitteln konnte die Kristallphase nicht eindeutig bestimmt werden.

Thin films of the organic metal and superconductor (BEDT-TTF)_2I_3 were produced by evaporation. UHV-conditions were tested as well as controlled dosing of iodine in the vacuum chamber. The substrate temperatures were in the range of 200 K to 360 K. A computer based algorithm was used to identify substrate-adsorbate systems which allow epitaxial growth of thin films from the geometrical point of view. Despite of the geometrically possible epitaxy in these systems no substrate induced ordered growth of thin films was achieved, when evaporation took place on cooled substrates. This is blamed on the insufficient lateral mobility of the first grown crystals on the substrate surface. Crystals with regularly shaped edges can be found on the surface, if the substrates are heated to about 80°C during evaporation. Only on HOPG show these crystals lateral order that can be described by influence from the substrate. At these substrate temperatures am atmosphere of iodine must be provided in the vacuum chamber in order to substitute re-evaporated iodine on the surface. X-ray diffraction and raman spectroscopy suggest that these films consist of alpha_t- or beta- (BEDT-TTF)_2I_3. Together with the epitaxy calculations and the experience from electrochemical film-growth, the lateral order of the crystals supports this conclusion. The available experimental environment did not allow the exact determination of the crystal phase.