Toward control of the metal-organic interfacial electronic structure in molecular electronics: A first-principles study on self-assembled monolayers of π-conjugated molecules on noble metals

Nano Letters

Volumn 7, Issue 4, 2007, Pages 932-940

  Heimel, Georg ^a   Romaner, Lorenz ^a,b   Zojer, Egbert ^a,b   Bredas, Jean Luc ^a  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b GRAZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Austria)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONJUGATED MOLECULES; FRONTIER MOLECULAR ORBITALS;

CHARGE TRANSFER; CONTROL THEORY; MOLECULAR ELECTRONICS; PRECIOUS METALS; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS; SURFACE CHEMISTRY;

ELECTRONIC STRUCTURE;

METAL; NANOMATERIAL;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; CONFORMATION; CRYSTALLIZATION; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRONICS; MACROMOLECULE; METHODOLOGY; MICROELECTRODE; NANOTECHNOLOGY; PARTICLE SIZE; SURFACE PROPERTY; ULTRASTRUCTURE;

COMPUTER SIMULATION; CRYSTALLIZATION; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRONICS; MACROMOLECULAR SUBSTANCES; METALS; MICROELECTRODES; MODELS, CHEMICAL; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; NANOSTRUCTURES; NANOTECHNOLOGY; PARTICLE SIZE; SURFACE PROPERTIES;

EID: 34248150838     PISSN: 15306984     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl0629106     Document Type: Article

References (87)

1. Poirier, G. E. Chem. Rev. 1997, 97, 1117-1127.
2. Schreiber, F. J. Phys.: Condens. Matter 2004, 16, R881-R900.
3. Schreiber, F. Prog. Surf. Sci. 2000, 65, 151-256.
4. Schwartz, D. K. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 107-137.
5. Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533-1554.
6. Love, J. C.; Estroff, L. A.; Knebel, J. K.; Nuzzo, R. G.; Whitesides, G. M. Chem. Rev. 2005, 105, 1103-1169.
7. Genzer, J.; Efimenko, K. Science 2000, 290, 2130-2133.
8. Jennings, G. K.; Laibinis, P. E. Colloids Surf., A 1996, 116, 105-114.
9. Eck, W.; Stadler, V.; Geyer, W.; Zharnikov, M.; Gölzhäuser, A.; Grunze, M. Adv. Mater. 2000, 12, 805-808.
10. Felgenhauer, T.; Yan, C.; Geyer, W.; Rong, H. T.; Gölzhäuser, A.; Buck, M. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 3323-3325.
11. Geyer, W.; Stadier, V.; Eck, W.; Zharnikov, M.; Gölzhäuser, A.; Grunze, M. Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 2401-2403.
12. Gooding, J. J.; Mearns, F.; Yang, W. R.; Liu, J. Q. Electroanalysis 2003, 15, 81-96.
13. Halik, M.; Klauk, H.; Zschieschang, U.; Schmid, G.; Dehm, C.; Schütz, M.; Maisch, S.; Effenberger, F.; Brunnbauer, M.; Stellacci, F. Nature 2004, 431, 963-966.
14. Kleineberg, U.; Brechung, A.; Sundermann, M.; Heinzmann, U. Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 208-212.
15. Kobayashi, S.; Nishikawa, T.; Takenobu, T.; Mori, S.; Shimoda, T.; Mitani, T.; Shimotani, H.; Yoshimoto, N.; Ogawa, S.; Iwasa, Y. Nat. Mater. 2004, 3, 317-322.
16. Ishii, H.; Sugiyama, K.; Ito, E.; Seki, K. Adv. Mater. 1999, 11, 605-625.
17. Kahn, A.; Koch, N.; Gao, W. Y. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2003, 41, 2529-2548.
18. Campbell, I. H.; Rubin, S.; Zawodzinski, T. A.; Kress, J. D.; Martin, R. L.; Smith, D. L.; Barashkov, N. N.; Ferraris, J. P. Phys. Rev. B 1996, 54, 14321-14324.
19. de Boer, B.; Hadipour, A.; Mandoc, M. M.; van Woudenbergh, T.; Blom, P. W. M. Adv. Mater. 2005, 17, 621-625.
20. Alloway, D. M.; Hofmann, M.; Smith, D. L.; Gruhn, N. E.; Graham, A. L.; Colorado, R.; Wysocki, V. H.; Lee, T. R.; Lee, P. A.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11690-11699.
21. Campbell, I. H.; Kress, J. D.; Martin, R. L.; Smith, D. L.; Barashkov, N. N.; Ferraris, J. P. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 3528-3530.
22. Ganzorig, C.; Kwak, K. J.; Yagi, K.; Fujihira, M. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 272-274.
23. Hatton, R. A.; Day, S. R.; Chesters, M. A.; Willis, M. R. Thin Solid Films 2001, 394, 292-297.
24. Yan, H.; Huang, Q. L.; Cui, J.; Veinot, J. G. C.; Kern, M. M.; Marks, T. J. Adv. Mater. 2003, 15, 835-838.
25. Zehner, R. W.; Parsons, B. F.; Hsung, R. P.; Sita, L. R. Langmuir 1999, 15, 1121-1127.
26. Zuppiroli, L.; Si-Ahmed, L.; Kamaras, K.; Nüesch, F.; Bussac, M. N.; Ades, D.; Siove, A.; Moons, E.; Grätzel, M. Eur. J. Phys. B 1999, 11, 505-512.
27. Chen, J.; Reed, M. A.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M. Science 1999, 286, 1550-1552.
28. Bumm, L. A.; Arnold, J. J.; Cygan, M. T.; Dunbar, T. D.; Burgin, T. P.; Jones, L.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 1996, 271, 1705-1707.
29. Elbing, M.; Ochs, R.; Koentopp, M.; Fischer, M.; von Hänisch, C.; Weigend, F.; Evers, F.; Weber, H. B.; Mayor, M. Proc. Natl. Acad. Sci. 2005, 102, 8815-8820.
30. Jiang, P.; Morales, G. M.; You, W.; Yu, L. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4471-4475.
31. Kushmerick, J. G.; Holt, D. B.; Yang, J. C.; Naciri, J.; Moore, M. H.; Shashidhar, R. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 086802.
32. Park, J.; Pasupathy, A. N.; Goldsmith, J. I.; Chang, C.; Yaish, Y.; Petta, J. R.; Rinkoski, M.; Sethna, J. P.; Abruna, H. D.; McEuen, P. L.; Ralph, D. C. Nature 2002, 417, 722-725.
33. Reed, M. A.; Chen, J.; Rawlett, A. M.; Price, D. W.; Tour, J. M. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 3735-3737.
34. Xue, Y. Q.; Datta, S.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4292-4299.
35. Vondrak, T.; Wang, H.; Winget, P.; Cramer, C. J.; Zhu, X. Y. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4700-4707.
36. Xue, Y. Q.; Ratner, M. A. Phys. Rev. B 2003, 68, 115407.
37. Patrone, L.; Palacin, S.; Charlier, J.; Armand, F.; Bourgoin, J. P.; Tang, H.; Gauthier, S. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 096802.
38. Yaliraki, S. N.; Kemp, M.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3428-3434.
39. Donhauser, Z. J.; Mantooth, B. A.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Price, D. W.; Rawlett, A. M.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 2001, 292, 2303-2307.
40. Lewis, P. A.; Inman, C. E.; Maya, F.; Tour, J. M.; Hutchison, J. E.; Weiss, P. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17421-17426.
41. Venkataraman, L.; Klare, J. E.; Tam, I. W.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nano Lett. 2006, 6, 458-462.
42. Xu, B. Q.; Tao, N. J. J. Science 2003, 301, 1221-1223.
43. Xu, B. Q.; Xiao, X. Y.; Tao, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 16164-16165.
44. Xu, B. Q. Q.; Li, X. L. L.; Xiao, X. Y. Y.; Sakaguchi, H.; Tao, N. J. J. Nano Lett. 2005, 5, 1491-1495.
45. Yasuda, S.; Yoshida, S.; Sasaki, J.; Okutsu, Y.; Nakamura, T.; Taninaka, A.; Takeuchi, O.; Shigekawa, H. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7746-7747.
46. Dholakia, G. R.; Fan, W.; Koehne, J.; Han, J.; Meyyappan, M. Phys. Rev. B 2004, 69, 153402.
47. Selzer, Y.; Cai, L. T.; Cabassi, M. A.; Yao, Y. X.; Tour, J. M.; Mayer, T. S.; Allara, D. L. Nano Lett. 2005, 5, 61-65.
48. Heimel, G.; Romaner, L.; Bredas, J. L.; Zojer, E. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 196806.
49. Chen, J.; Calvet, L. C.; Reed, M. A.; Carr, D. W.; Grubisha, D. S.; Bennett, D. W. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 741-748.
50. Dupraz, C. J. F.; Beierlein, U.; Kotthaus, J. P. ChemPhysChem. 2003, 4, 1247-1252.
51. Hou, S. M.; Zhang, J. X.; Li, R.; Ning, J.; Han, R. S.; Shen, Z. Y.; Zhao, X. Y.; Xue, Z. Q.; Wu, Q. Nanotechn. 2005, 16, 239-244.
52. Hu, Y. B.; Zhu, Y.; Gao, H. J.; Guo, H. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 156803.
53. Ke, S. H.; Baranger, H. U.; Yang, W. T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15897-15904.
54. Kim, B.; Beebe, J. M.; Jun, Y.; Zhu, X.-Y.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4970-4971.
55. Patrone, L.; Palacin, S.; Bourgoin, J. P.; Lagoute, J.; Zambelli, T.; Gauthier, S. Chem. Phys. 2002, 281, 325-332.
56. Perez-Jimenez, A. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10052-10060.
57. Wu, X. J.; Li, Q. X.; Huang, J.; Yang, J. L. J. Chem. Phys. 2005, 123, 184712.
58. Xue, Y. Q.; Ratner, M. A. Phys. Rev. B 2004, 69, 085403.
59. Zangmeister, C. D.; Robey, S. W.; van Zee, R. D.; Kushmerick, J. G.; Naciri, J.; Yao, Y.; Tour, J. M.; Varughese, B.; Xu, B.; Reutt-Robey, J. E. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 17138-17144.
60. Bardeen, J. Phys. Rev. 1947, 71, 717-727.
61. Tersoff, J. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 465-468.
62. Tersoff, J. Phys. Rev. B 1985, 32, 6968-6971.
63. Vásquez, H.; Flores, F.; Oszwaldowski, R.; Ortega, J.; Pérez, R.; Kahn, A. Appl. Surf. Sci. 2004, 234, 107-112.
64. Vásquez, H.; Oszwaldowski, R.; Pou, P.; Ortega, J.; Pérez, R.; Flores, F.; Kahn, A. Europhys. Lett. 2004, 65, 802-808.
65. Heimel, G.; Romaner, L.; Bredas, J. L.; Zojer, E. Surf. Sci. 2006, 600, 4548-4562.
66. Chen, Y. C.; Cunningham, J. E.; Flynn, C. P. Phys. Rev. B 1984, 30, 7317-7319.
67. Lang, N. D.; Kohn, W. Phys. Rev. B 1971, 3, 1215-1223.
68. Ishi, S.; Viswanathan, B. Thin Solid Films 1991, 201, 373-402.
69. Lang, N. D. Phys. Rev. Lett. 1981, 46, 842-845.
70. Lang, N. D.; Norskov, J. K. Phys. Rev. B 1983, 27, 4612-4616.
71. Iwamoto, M.; Mizutani, Y.; Sugimura, A. Phys. Rev. B 1996, 54, 8186-8190.
72. Maschhoff, B. L.; Cowin, J. P. J. Chem. Phys. 1994, 101, 8138-8151.
73. Kang, J. F.; Liao, S.; Jordan, R.; Ulman, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9662-9667.
74. Zangmeister, C. D.; Robey, S. W.; van Zee, R. D.; Yao, Y.; Tour, J. M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16187-16193.
75. Zangmeister, C. D.; Robey, S. W.; van Zee, R. D.; Yao, Y. X.; Tour, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3420-3421.
76. Braun, S.; Osikowicz, W.; Wang, Y.; Salaneck, W. R. Org. Electron. 2007, 8, 14-20.
77. Crispin, A.; Crispin, X.; Fahlman, M.; Berggren, M.; Salaneck, W. R. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 213503.
78. Tengstedt, C.; Osikowicz, W.; Salaneck, W. R.; Parker, I. D.; Hsu, C. H.; Fahlman, M. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 053502.
79. Beebe, J. M.; Engelkes, V. B.; Miller, L. L.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11268-11269.
80. Engelkes, V. B.; Beebe, J. M.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14287-14296.
81. Michaelson, H. B. J. Appl. Phys. 1977, 48, 4729-4733.
82. Langlais, V. J.; Schlittler, R. R.; Tang, H.; Gourdon, A.; Joachim, C.; Gimzewski, J. K. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 2809-2812.
83. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comp. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50.
84. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186.
85. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558-561.
86. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251-14269.
87. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758-1775.