Characterization of transparent conducting oxide surfaces using self-assembled electroactive monolayers

Langmuir

Volumn 24, Issue 11, 2008, Pages 5755-5765

  Li, Jianfeng ^a   Wang, Lian ^a   Liu, Jun ^a   Evmenenko, Guennadi ^a   Dutta, Pulak ^a   Marks, Tobin J ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

(PL) PROPERTIES; ELECTRO-ACTIVE; FERROCENYL; REDOX-ACTIVE; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS (SAMS); SELF-ASSEMBLED; TRANSPARENT CONDUCTING OXIDE (TCO);

ELECTRON ENERGY LEVELS; ELECTRONIC PROPERTIES; SURFACES;

SELF ASSEMBLED MONOLAYERS;

EID: 45749145905     PISSN: 07437463     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/la704038g     Document Type: Article

References (136)

1. (a) Kiriakidis, U.; Baraton, M.-J.; Mao, S. S. Eds. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Proc. 2007, 89, 1.
2. (b) Baraton, M.-J.; Mao, S. S. Thin Solid Films 2007, 515, 1.
3. (c) Puetz, J. Metalloberflaeche 2007, 61, 38.
4. (d) Fortunato, E.; Ginley, D.; Hosono, H.; Paine, D. C. MRS Bull. 2007, 32, 242.
5. (e) Granqvist, C. G. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2007, 91, 1529.
6. (f) Shen, S.; Fang, G.; Li, C.; Xu, S.; Zhao, X. Phys. Stat. Sol. A: Appl. Mater. Sci. 2006, 203, 1891.
7. (a) Granqvist, C. G.; Hultaker, A. Thin Solid Films 2002, 411, 1.
8. (b) Hosono, H.; Ohta, H.; Orita, M.; Ueda, K.; Hirano, M. Vacuum 2002, 66, 419.
9. (c) Freeman, A. J.; Poeppelmeier, K. R.; Mason, T. O.; Chang, R. P. H.; Marks, T. J. MRS Bull. 2000, 25, 45.
10. (d) Minami, T. MRS Bull. 2000, 25, 38.
11. (e) Gordon, R. G. MRS Bull. 2000, 25, 52.
12. (f) Lewis, B. G.; Paine, D. C. MRS Bull. 2000, 25, 22.
13. (g) Kawazoe, H.; Yanagi, H.; Ueda, K.; Hosono, H. MRS Bull. 2000, 25, 28.
14. (h) Coutts, T. J.; Young, D. L.; Li, X. MRS Bull. 2000, 25, 58.
15. (a) Ohta, H.; Hosono, H. Materials. Today 2004, 7, 42.
16. (b) Granqvist, C. G. Adv. Mater. 2003, 15, 1789.
17. (c) Kawamura, K.; Takahashi, M.; Yagihara, M.; Nakayama, T. Eur. Pat. Appl. EP 2003, 2003:4983. 1271561, A2 20030102, CAN 138:81680, AN.
18. (d) Mason, T. O.; Gonzalez, G. B.; Kammler, D. R.; Mansourian-Hadavi, N.; Ingram, B. J. Thin Solid Films 2002, 411, 106.
19. (e) Wu, X.; Dhere, R. G.; Albin, D. S.; Gessert, T. A.; DeHart, C.; Keane, J. C.; Duda, A.; Coutts, T. J.; Asher, S.; Levi, D. H.; Moutinho, H. R.; Yan, Y.; Moriarty, T.; Johnston, S.; Emery, K.; Sheldon, P. Proc. NCPV Program Rev. Meet., Lakewood, CO 2001, 47.
20. (f) Ginley, D. S.; Bright, C. MRS Bull. 2000, 25, 15.
21. (g) Coutts, T. J.; Mason, T. O.; Perkins, J. D.; Ginley, D. S. Electrochem. Soc. Proc. 1999, 274.
22. Kim, J. S.; Ho, P. K. H.; Thomas, D. S.; Friend, R. H.; Cacialli, F.; Bao, G.-W.; Li, S. F. Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 315, 307.
23. Kim, J. S.; Cacialli, F.; Granstrom, M.; Friend, R. H.; Johansson, N.; Salaneck, W. R.; Daik, R.; Feast, W. J. Synth. Met. 1999, 101, 111.
24. Kim,H.;Gilmore,C.M.;Pique, A.; Horowitz, J. S.;Mattoussi,H.; Murata, H.; Kafafi, Z. H.; Chrisey, D. B. J. Appl. Phys. 1999, 86, 6451.
25. Mason, M. G.; Hung, L. S.; Tang, C. W.; Lee, S. T.; Wong, K. W.; Wang, M. J. Appl. Phys. 1999, 86, 1688.
26. Brabec, C. J.; Sariciftci, N. S.; Hummelen, J. C. Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 15.
27. Hatton, R. A.; Willis, M. R.; Chesters, M. A.; Rutten, F. J. M.; Briggs, D. J. Mater. Chem. 2003, 13, 38.
28. Bruner, E. L.; Koch, N.; Span, A. R.; Bernasek, S. L.; Kahn, A.; Schwartz, J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3192.
29. Schlatmann, A. R.; Floet, D. W.; Hillberer, A.; Garten, F.; Smulders, J. M.; Klapwijk, T. M.; Hadziioannou, G. Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 1764.
30. (a) Milliron, F. J.; Hill, I. G.; Shen, C.; Kahn, A.; Schwartz, J. J. Appl. Phys. 2000, 87, 572.
31. (b) Wu, C. C.; Wu, C. I.; Sturm, J. C.; Kahn, A. Appl. Phys. Lett. 1997, 70, 1348.
32. Nuesch, F.; Rothberg, L. J.; Forsythe, E. W.; Le, Q. T.; Gao, Y. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 880.
33. Le, Q. T.; Forsythe, E. W.; Nuesch, F.; Rothberg, L. J.; Yan, L.; Gao, Y. Thin Solid Films 2000, 363, 42.
34. Kim, J. S.; Granstrom, M.; Friend, R. H.; Johansson, N.; Salaneck, W. R.; Daik, R.; Feast, W. J.; Cacialli, F. J. Appl. Phys. 1998, 84, 6859.
35. Karg, S.; Scott, J. C.; Salem, J. R.; Angelopoulos, M. Synth. Met. 1996, 80, 111.
36. Carter, S. A.; Angelopoulos, M.; Karg, S.; Brock, P. J.; Scott, J. C. Appl. Phys. Lett. 1997, 70, 2067.
37. VanderKam, S. K.; Gawalt, E. S.; Schwartz, J.; Bocarsly, A. B. Langmuir 1999, 15, 6598.
38. (a) Span, A. R.; Bruner, E. L.; Bernasek, S. L.; Schwartz, J. Langmuir 2001, 17, 948.
39. (b) Purvis, K. L.; Lu, G.; Schwartz, J.; Bernasek, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1808.
40. (a) Guo, J.; Koch, N.; Schwartz, J.; Bernasek, S. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3966.
41. (b) Appleyard, S. F. J.; Day, S. R.; Pickford, R. D.; Willis, M. R. J. Mater. Chem. 2000, 10, 169.
42. (a) Cui, J.; Huang, Q.; Veinot, J. G. C.; Yan, H.; Wang, Q.; Hutchison, G. R.; Richter, A. G.; Evmenenko, G.; Dutta, P.; Marks, T. J. Langmuir 2002, 18, 9958.
43. (b) Cui, J.; Wang, A.; Edelman, N. L.; Lee, P. A.; Armstrong, N. R.; Marks, T. J. Adv. Mater. 2001, 13, 1476.
44. (c) Malinsky, J. E.; Jabbour, G. E.; Shaheen, S. E.; Anderson, J. D.; Richter, A. G.; Armstrong, N. R.; Kipplelen, B.; Dutta, P.; Peyghambarian, N.; Marks, T. J. Adv. Mater. 1999, 11, 227.
45. (d) Li, W.; Wang, Q.; Cui, J.; Chou, H.; Shaheen, S. W.; Jabbour, G. E.; Anderson, J. D.; Le, P. A.; Kippelen, B.; Peyghambarian, N.; Armstrong, N. R.; Marks, T. J. Adv. Mater. 1999, 11, 730.
46. (a) Huang, Q.; Li, J.; Evmenenko, G. A.; Dutta, P.; Marks, T. J. J. Appl. Phys. 2007, 101, 093101/01.
47. (b) Huang, Q.; Li, J.; Evmenenko, G. A.; Dutta, P.; Marks, T. J. Chem. Mater. 2006, 18, 2431.
48. (c) Veinot, J. G. C.; Marks, T. J. Act. Chem. Res. 2005, 38, 632.
49. (d) Huang, Q.; Evmenenko, G. A.; Dutta, P.; Lee, P.; Armstrong, N. R.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10227.
50. (e) Huang, Q.; Evmenenko, G.; Dutta, P.; Marks, T. J. M J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14704.
51. Dunphy, D. R.; Mendes, S. B.; Saavedra, S. S.; Armstrong, N. R. Anal. Chem. 1997, 69, 3086.
52. Bradshaw, J. T.; Mendes, S. B.; Armstrong, N. R.; Saavedra, S. S. Anal. Chem. 2003, 75, 1080.
53. Jansseune, T. Compd. Semiconductor Mag. 2003.
54. Philips, J. M.; Kwo, J.; Thomas, G. A.; Carter, S. A.; Cava, R. J.; Hou, S. Y.; Krajewski, J. J.; Marshall, J. H.; Peck, W. F.; Rapkine, D. H.; Dover, R. B. V. Appl. Phys. Lett. 1994, 65, 115.
55. Schlatmann, A. R.; Floet, D. W.; Hillberer, A.; Garten, F.; Smulders, P. J. M.; Klapwijk, T. M.; Hadziioannou, G. Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 1764.
56. Scott, J. C.; Kaufman, J. H.; Brock, P. J.; Dipietro, R.; Salem, J.; Goitia, J. A. J. Appl. Phys. 1996, 79, 2745.
57. Marks, T. J.; Veinot, J. G. C.; Cui, J.; Yan, H.; Wang, A.; Edelman, N. L.; Ni, J.; Huang, Q.; Lee, P. A.; Armstrong, N. R. Synth. Met. 2002, 127, 29.
58. (a) Metz, A. W.; Ireland, J. R.; Zheng, J. G.; Lobo, R. P. S. M.; Yang, Y.; Ni, J.; Stern, C. L.; Dravid, V. P.; Bontemps, N.; Kannewurf, C. R.; Poeppelmeier, K. R.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8477.
59. (b) Asahi, R.; Wang, A.; Babcock, J. R.; Edleman, N. L.; Metz, A. W.; Lane, M. A.; Dravid, V. P.; Kannewurf, C. R.; Freeman, A. J.; Marks, T. J. Thin Solid Films 2002, 411, 101.
60. (c) Wang, A.; Babcock, J. R.; Edleman, N. L.; Metz, A. W.; Lane, M. A.; Asahi, R.; Dravid, V. P.; Kannewurf, C. R.; Freeman, A. J.; Marks, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 7113.
61. Yang, Y.; Huang, Q.; Metz, A. W.; Jin, S.; Ni, J.; Wang, L.; Marks, T. J. J. Soc. Inf. Display 2005, 13, 383.
62. Ni, J.; Yan, H.; Wang, A.; Yang, Y.; Stern, C. L.; Metz, A. W.; Jin, S.; Wang, L.; Marks, T. J.; Ireland, J. R.; Kannewurf, C. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5613.
63. Yang, Y.; Huang, Q.; Metz, A. W.; Ni, J.; Jin, S.; Marks, T. J.; Madsen, M. E.; DiVenere, A.; Ho, S.-T. Adv. Mater. 2004, 16, 321.
64. Wang, L.; Yang, Y.; Marks, T. J.; Liu, Z.; Ho, S.-T. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 161107/1.
65. Donley, C. L.; Dunphy, D. R.; Peterson, R. A.; Nebesny, K. W.; Armstrong, N. R. In Conjugated Polymer and Molecular Interfaces: Science and Technology for Photonic and Optoelectronic Applications; Salaneck, W. R., Seki, K., Kahn, A., Pireauz, J. J., Eds.; Marcel Dekker: New York, 2001; pp 269-292.
66. Baes, C. F., Jr.; Mesmer, R. E. In The Hydrolysis of Cations; John Wiley and Sons: New York, 1976; pp 319-327, 349-357.
67. (a) Brumbach, M.; Veneman, P. A.; Marrikar, F. S.; Schulmeyer, T.; Simmonds, A.; Xia, W.; Lee, P.; Armstrong, N. R. Langmuir 2007, 23, 11089.
68. (b) Carter, C.; Brunmbach, M.; Donley, C.; Hreha, R. D.; Marder, S. R.; Domercq, B.; Yoo, S.; Kippelen, B.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem B 2006, 110, 25191.
69. (c) Armstrong, N. R.; Carter, C.; Donley, C.; Simmonds, A.; Lee, P.; Brumbach, M.; Kippelen, B.; Domercq, B.; Yoo, S. Thin Solid Films 2003, 445, 342.
70. (d) Donley, C.; Dunphy, D.; Paine, D.; Carter, C.; Nebesny, K.; Lee, P.; Alloway, D.; Armstrong, N. R. Langmuir 2002, 18, 450.
71. Appleyard, S. F. J.; Day, S. R.; Pickford. R. D.; Willis, M. R. J. Mater. Chem. 2000, 10, 169.
72. Zuppiroli, L.; Si-Ahmed, L.; Kamars, K.; Nüesch, F.; Bussac, M. N.; Ades, D.; Siove, A.; Moons, E.; Grätzel, M. Eur. Phys. J. B 1999, 11, 505.
73. Forsythe, E.; Gao, Y. In Handbook of Surfaces and Interfaces of Materials: Nalwa, H. S., Ed.; Academic Press: London, 2001; Vol. 1, pp 285-327.
74. Goncalves-Conto, S.; Carrard, M.; Si-Ahmed, L.; Zuppiroli, L. Adv. Mater. 1999, 11, 112.
75. Ishii, H.; Sugiyama, K.; Ito, E.; Seki, K. Adv. Mater. 1999, 11, 605.
76. Vuillaume, D.; Lenfant, S. Microelectron. Eng. 2003, 70, 539.
77. Ahles, M.; Schmechel, R.; von Seggern, H. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 4499.
78. Nuzzo, R. G.; Allara, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 4481.
79. Ulman, A. An Introduction to Ultrathin Organic Films: From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly; Academic Press: New York, 1991.
80. (a) Finklea, H. O.; Snider, D. A.; Fedyk, J.; Sabatani, E.; Gafni, Y.; Rubinstein, I. Langmuir 1993, 9, 3660.
81. (b) Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1990.
82. (c) Bain, C. D.; Biebuyck, H. A.; Whitesides, G. M. Langmuir 1989, 5, 723.
83. (a) Bent, S. F. ACS Nano 2007, 1, 10.
84. (b) Huck, W. T. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 2754.
85. (c) Tao, F.; Bernasek, S. L. Chem. Rev. 2007, 107, 1408.
86. Vericat, C.; Vela, M. E.; Benitez, G. A.; Gago, J. A.; Martin; Torrelles, X.; Salvarezza, R. C. J. Phys.: Condensed Matter 2006, 18, R867.
87. Chidsey,C. E. D.;Bertozzi, C. R.;Putvinski,T. M.;Mujsce, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4301.
88. De Long, H. C.; Buttry, D. A. Langmuir 1990, 6, 1319.
89. Murray, R. W., Ed. Molecular Design of Electrode Surfaces; John Wiley and Sons: New York, 1992.
90. Finklea, H. O. In Electroanalytical Chemistry; Bard, A. J., Rubinstein, I., Eds.; Marcel Dekker: New York, 1996; Vol. 19, p 109.
91. Boozer, C.; Ladd, J.; Chen, S.; Yu, Q.; Homola, J.; Jiang, S. Anal. Chem. 2004, 76, 6967.
92. Campuzano, S.; Pedrero, M.; Pingarron, J. M. Talanta 2005, 66, 1310.
93. Zamborini, F. P.; Campbell, J. K.; Crooks, R. M. Langmuir 1998, 14, 640.
94. Jennings, G. K.; Laibinis, P. E. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5208.
95. Kitagawa, K.; Morita, T.; Kimura, S. Langmuir 2005, 21, 10624.
96. Chen, J.; Reed, M. A.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M. Science 1999, 286, 1550.
97. Andres, R. P.; Bein, T.; Dorogi, M.; Feng, S.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P.; Mahoney, W.; Osifchin, R. G.; Reifenberger, R. Science 1996, 272, 1323.
98. (a) Bain, C. D.; Troughton, E. B.; Tao, Y.-T.; Evall, J.; Whitesides, G. M.; Nuzzo, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 321.
99. (b) Sagiv, J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 92.
100. (a) Chidsey, C. E. D. Science 1991, 261, 919.
101. (b) Pinkerton, M. J.; LeMest, Y.; Zhang, H.; Watanabe, M.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 3730.
102. (c) Wipf, D. O.; Kriatensen, M. D.; Wightman, R. M. Anal. Chem. 1988, 60, 306.
103. (d) Aoki, K.; Morita, M.; Niwa, O.; Tabei, H. J. Electroanal. Chem. 1988, 266, 269.
104. Wilson, R., Schiffrin, D. J. Analyst 1995, 120, 175.
105. Jong, S.-J.; Fang, J.-M. J. Org. Chem. 2001, 66, 3533.
106. Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533.
107. Richter, A. G.; Yu, C. J.; Datta, A.; Kmetko, J.; Dutta, P. Phys. Rev. E 2000, 61, 607.
108. Heiney, P. A.; Grüneberg, K.; Fang, J.; Dulcey, C.; Shashidhar, S. Langmuir 2000, 16, 2651.
109. Evmenenko, G.; van der Boom, M. E.; Yu, C.-J.; Kmetko, J.; Dutta, P. Polymer 2003, 44, 1051.
110. Als-Nielsen, J. Physica 1986, 140A, 376.
111. Evmenenko, G.; Yu, C-J.; Kmetko, J.; Dutta, P. Langmuir 2002, 18, 5468.
112. Zotti, G.; Schiavon, G.; Zecchin, S.; Berlin, A.; Pagani, G. Langmuir 1998, 14, 1728.
113. Hains, A. W.; Marks, T. J. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 023504.
114. Seah, M. P. In Practical Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy, Briggs, D.; Seah, M. P., Eds.; John Wiley and Sons: Chichester, UK, 1983; Vol. 14, p 181.
115. Chidsey, C. E. D.; Bertozzi, C. R.; Putvinski, T. M.; Mujsce, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4301.
116. Weber, K.; Creager, S. E. Anal. Chem. 1994, 66, 3164.
117. Laviron, E. J. Electroanal. Chem. 1979, 101, 19.
118. Bard, A. J.; Faulkner, L. A. Electrochemical Methods-Fundamentals and Applications; Wiley: New York, 1984; pp 580-631
119. Clark, R. A.; Bowden, E. F. Langmuir 1997, 13, 559.
120. Zhang, W. W.; Ren, X. M.; Li, H. F.; Lu, C. S.; Hu, C. J.; Zhu, H. Z.; Meng, Q. J. J. Colloid Interface Sci. 2002, 255, 150.
121. Nielsen, M.; Larsen, N. B.; Gothelf, K. V. Langmuir 2002, 18, 2795.
122. Liau, Y. H.; Scherer, N. F.; Rhodes, K. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3282.
123. Liu, H. Y.; Yamamoto, H.; Wei, J. J.; Waldeck, D. H. Langmuir 2003, 19, 2378.
124. Finklea, H. O.; Liu, L.; Ravenscroft, M. S.; Punturi, S. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18852.
125. Finklea, H. O.; Hanshew, D. D. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3173.
126. Newton, M. D.; Sutin, N. Annu. Rev. Phys. Chem. 1984, 35, 437.
127. Nahir, T. M.; Clark, R. A.; Bowden, E. F. Anal. Chem. 1994, 66, 2595-2598.
128. Newton, M. D. Chem. Rev. 1991, 91, 767-792.
129. Napper, A. M.; Liu, H. Y.; Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7699.
130. Clark, R. A.; Bowden, E. F. Langmuir 1997, 13, 559.
131. Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1963, 67, 853.
132. Marcus, R. A. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1993, 32, 1111.
133. Geer, R. E.; Stenger, D. A.; Chen, M. S.; Calvert, J. M.; Shashidhar, R. Langmuir 1994, 10, 1171.
134. Monk, P. Fundamentals of Electroanalytical Chemistry; John Wiley and Sons: Chichester, UK, 2001; pp 156-169.
135. Memming, R. In Electroanalytical Chemistry: A Series of Advances; Bard, A. J., Eds; Marcel Dekker: NewYork, 1979; pp 1-81.
136. Fujihira, M.; Rusling, J. F.; Rubinstein, I. In Encyclopedia of ElectrochemistryBard, A. J.; Stratmann, M., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2006; Vol. 10, pp 1-57.