Самоупорядочение органических молекул на подложке представляет интерес как важный шаг к наноэлектронным устройствам. Было сделано многое для изучения связей между такими молекулами, но электропроводность вдоль этих связей до сих пор не изучалась. Прямые измерения электропроводности возможны только, если молекулы адсорбированы на подложке с заметной проводимостью, и Ф. Сонгу с коллегами удалось напрямую четырехконтактным способом изучить проводимость пленки комплекса кобальта с фталоцианином в зависимости от средней толщины пленки на поверхности кремния с напыленным сверху серебром.
Полученная зависимость представлена на Рис. 1а. Для ее получения на поверхность напыляли четыре контакта из сплава TiW на расстоянии 500 нм (Рис. 1а, вкладка). Модель геометрической укладки пленки представлена на Рис. 1с.
На полученной зависимости видны две области с разным поведением. Сначала проводимость падает ниже проводимости чистой подложки (розовая область), но как только средняя толщина достигает толщины одного монослоя, проводимость снова начинает расти и, наконец, становится больше, чем у исходной подложки.
Причин, по которым адсорбция CoPc на поверхность Ag/Si снижает его проводимость, две. Во-первых, это образование беспорядка, усиливающее рассеивание электронов, а во-вторых, что более важно, – электронный транспорт от подложки к молекулам CoPc. На Рис. 2а показаны спектры XPS для пленок разных толщин и видно, что при утолщении низкоэнергетическая компонента перестает доминировать. Такое же поведение (Рис. 2b) наблюдается и в другой системе – при снижении степени допирования CoPc литием, то есть при обеднении его слоя электронами. Это позволяет сделать вывод, что первый нанесенный монослой является сильно электрон-обогащенным. Важно также заметить, что низкоэнергетическая компонента не исчезает полностью при увеличении числа слоев, а просто в дополнение к ней проявляется высокоэнергетическая компонента. Таким образом, перестройка и реорганизация крайнего монослоя не происходит, и он все еще является плоско лежащим и обогащенным электронами.
Таким образом, тонкие пленки, в которых молекулы лежат плоско, только снижают проводимость подложки, однако при утолщении пленок молекулы формируют стеки, и пленка приобретает проводимость.
