Probing surface-adlayer conjugation on organic-modified Si(111) surfaces with microscopy, scattering, spectroscopy, and density functional theory

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 7, 2009, Pages 2919-2927

  Kellar, Joshua A ^a   Lin, Jui Ching ^a   Kim, Jun Hyun ^b   Yoder, Nathan L ^b   Bevan, Kirk H ^c   Stokes, Grace Y ^b   Geiger, Franz M ^b   Nguyen, SonBinh T ^b   Bedzyk, Michael J ^a   Hersam, Mark C ^a,b  

^a Northwestern University   (United States)

^b NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^c Purdue University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AD-LAYERS; ADLAYER; ATOMIC FORCES; ATOMICALLY FLAT SURFACES; BINDING CONFIGURATIONS; BROMINE ATOMS; CONJUGATED MOLECULES; DENSITY FUNCTIONAL; DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; ELECTRONIC DEVICES; ETHYNYLBENZENE; MODELING TOOLS; ORGANOSILICON; SI (1 1 1); SILICON LATTICES; STRUCTURAL CHARACTERIZATIONS; SUM FREQUENCY GENERATIONS; SYNCHROTRON X-RAYS; TERMINAL ALKYNES; TERMINAL CARBON ATOMS; ULTRA VIOLET IRRADIATIONS; X-RAY FLUORESCENCES; X-RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPIES; X-RAY REFLECTIVITIES; X-RAY STANDING WAVES;

ACETYLENE; ATOMIC SPECTROSCOPY; ATOMS; BENZENE; BROMINE; CRYSTAL ATOMIC STRUCTURE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN; MOLECULAR SPECTROSCOPY; MOLECULES; PASSIVATION; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; SILICON; SURFACE MORPHOLOGY; SURFACE REACTIONS; X RAYS;

X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

EID: 65249122616     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp8100249     Document Type: Article

References (82)

1. Buriak, J. M. Chem. Rev 2002, 102, 1271-1308.
2. Lin, Z.; Strother, T.; Cai, W.; Cao, X. P.; Smith, L. M.; Hamers, R. J. Langmuir 2002, 18, 788-796.
3. Wagner, P.; Nock, S.; Spudich, J. A.; Volkmuth, W. D.; Chu, S.; Cicero, R. L.; Wade, C. P.; Linford, M. R.; Chidsey, C. E. D. J. Struct. Biol. 1997, 119, 189-201.
4. Wei, F.; Sun, B.; Guo, Y.; Zhao, X. S. Biosens. Bioelectron. 2003, 18, 1157-1163.
5. Ivanisevic, A.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7887-7889.
6. Langner, A.; Panarello, A.; Rivillon, S.; Vassylyev, O.; Khinast, J. G.; Chabal, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12789-12799.
7. Perring, M.; Dutta, S.; Arafat, S.; Mitchell, M.; Kenis, P. J. A.; Bowden, N. B. Langmuir 2005, 21, 10537-10544.
8. Allongue, P.; de Villeneuve, C. H.; Pinson, J.; Ozanam, F.; Chazalviel, J. N.; Wallart, X. Electrochim. Acta 1998, 43, 2791-2798.
9. Strother, T.; Cai, W.; Zhao, X. S.; Hamers, R. J.; Smith, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1205-1209.
10. Miramond, C.; Vuillaume, D. J. Appl. Phys. 2004, 96, 1529-1536.
11. Salomon, A.; Bocking, T.; Gooding, J.; Cahen, D. Nano Lett. 2006, 6, 2873-2876.
12. Wang, W.; Lee, T.; Kamdar, M.; Reed, M. A.; Stewart, M. P.; Huang, J. J.; Tour, J. M. Superlattices Microstruct. 2003, 33, 217-226.
13. Scott, A.; Janes, D. B.; Risko, C.; Ratner, M. A. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 033508.
14. Wang, W.; Scott, A.; Gergel-Hackett, N.; Hacker, C. A.; Janes, D. B.; Richter, C. A. Nano Lett. 2008, 8, 478-484.
15. Guisinger, N. P.; Basu, R.; Baluch, A. S.; Hersam, M. C. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2003, 1006, 227-234.
16. Guisinger, N. P.; Greene, M. E.; Basu, R.; Baluch, A. S.; Hersam, M. C. Nano Lett. 2004, 4, 55-59.
17. Rakshit, T.; Liang, G. C.; Ghosh, A. W.; Datta, S. Nano Lett. 2004, 4, 1803-1807.
18. Guisinger, N. P.; Basu, R.; Greene, M. E.; Baluch, A. S.; Hersam, M. C. Nanotechnology 2004, 15, S452-S458.
19. Hersam, M. C.; Reifenberger, R. G. MRS Bull. 2004, 29, 385-390.
20. Guisinger, N. P.; Yoder, N. L.; Hersam, M. C. Proc. Nat. Acad.Sci. U.S.A. 2005, 102, 8838-8843.
21. Rakshit, T.; Liang, G.-C.; Ghosh, A. W.; Hersam, M. C.; Datta, S. Phys. Rev B 2005, 72, 125305.
22. Sun, Q. Y.; de Smet, L. P. C. M.; van Lagen, B.; Giesbers, M.;
23. Thune, P. C.; van Engelenburg, J.; de Wolf, F. A.; Zuilhof, H.; Sudholter, E. J. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2514-2523.
24. Jin, H.; Kinser, C. R.; Bertin, P. A.; Kramer, D. E.; Libera, J. A.; Hersam, M. C.; Nguyen, S. T.; Bedzyk, M. J. Langmuir 2004, 20, 6252- 6258.
25. Eves, B. J.; Sun, Q. Y.; Lopinski, G. P.; Zuilhof, H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14318-14319.
26. Basu, R.; Lin, J. C.; Kim, C. Y.; Schmitz, M. J.; Yoder, N. L.; Kellar, J. A.; Bedzyk, M. J.; Hersam, M. C. Langmuir 2007, 23, 1905- 1911.
27. Basu, R.; Kinser, C. R.; Tovar, J. D.; Hersam, M. C. Chem. Phys. 2006, 326, 144-150.
28. Martinez-Guerra, E.; Takeuchi, N. Phys. Rev B 2007, 75, 205338.
29. Pangborn, A. B.; Giardello, M. A.; Grubbs, R. H.; Rosen, R. K.; Timmers, F. J. Organometallics 1996, 15, 1518-1520.
30. Maya, F.; Tour, J. M. Tetrahedron 2004, 60, 81-92.
31. Malkoch, M.; Thibault, R. J.; Drockenmuller, E.; Messerschmidt, M.; Voit, B.; Russell, T. P.; Hawker, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14942-14949.
32. Kamikawa, T.; Hayashi, T. J. Org. Chem. 1998, 63, 8922-8925.
33. Higashi, G. S.; Chabal, Y. J.; Trucks, G. W.; Raghavachari, K. Appl. Phys. Lett. 1990, 56, 656-658.
34. Als-Nielsen, J. D.; McMorrow, D. Elements of Modern X-ray Physics; Wiley: Chichester, 2001.
35. Walko; D. A.; Sakata, O.; Lyman, P. F.; Lee, T. L.; Tinkham, B. P.; Okasinski, J. S.; Zhang, Z.; Bedzyk, M. J. In Synchrotron Radiation Instrumentation: Eighth International Conference; Warwick, T., Arthur, J., Padmore, H. A., Stohr, J., Eds.; AIP Conference Proceedings 705, American Institute of Physics: New York, 2004; pp 1166-1169.
36. Zegenhagen, J. Surf. Sci. Rep. 1993, 18, 199-271.
37. Bedzyk, M. J.; Cheng, L. W. In Applications of Synchrotron Radiation in Low-Temperature Geochemistry and EnVironmental Sciences. Rev Mineral. Geochem. 2002, 49, 221-266.
38. Golovchenko, J. A.; Patel, J. R.; Kaplan, D. R.; Cowan, P. L.; Bedzyk, M. J. Phys. Rev Lett. 1982, 49, 560-563.
39. Okasinski, J. S.; Kim, C.; Walko, D. A.; Bedzyk, M. J. Phys. Rev B 2004, 69, 041401.
40. Cheng, L.; Fenter, P.; Bedzyk, M. J.; Sturchio, N. C. Phys. Rev Lett. 2003, 90, 255503.
41. Bedzyk, M. J.; Fenter, P.; Zhang, Z.; Cheng, L.; Okasinski, J. S.; Sturchio, N. C. Synchrotron Radiat. News 2004, 17, 5-10.
42. Shen, Y. R.; Ostroverkhov, V. Chem. Rev 2006, 106, 1140-1154.
43. Konek, C. T.; Illg, K. D.; Al-Abadleh, H. A.; Voges, A. B.; Yin, G.; Musorrafiti, M. J.; Schmidt, C. M.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15771-15777.
44. Stokes, G. Y.; Gibbs-Davis, J. M.; Boman, F. C.; Stepp, B. R.; Condie, A. G.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7492-7493.
45. Voges, A. B.; Al-Abadleh, H. A.; Geiger, F. M. In EnVironmental Catalysis; Grassian, V. H., Ed. Boca Raton: Taylor & Francis, 2005; pp 83-128.
46. Voges, A. B.; Al-Abadleh, H. A.; Musorrafiti, M. J.; Bertin, P. A.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. B. 2004, 108, 18675-18682.
47. Voges, A. B.; Stokes, G. Y.; Gibbs-Davis, J. M.; Lettan, R. B.; Bertin, P. A.; Pike, R. C.; Nguyen, S. T.; Scheidt, K. A.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 1567-1578.
48. van der Ham, E. W. M.; Vrehen, Q. H. F.; Eliel, E. R. Surf. Sci. 1996, 368, 96-101.
49. Richter, L. J.; Petralli-Mallow, T. P.; Stephenson, J. C. Opt. Lett. 1998, 23, 1594-1596.
50. Esenturk, O.; Walker, R. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10631- 10635.
51. Nihonyanagi, S.; Miyamoto, D.; Idojiri, S.; Uosaki, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7034-7040.
52. Ishibashi, T.; Ara, M.; Tada, H.; Onishi, H. Chem. Phys. Lett. 2003, 367, 376-381.
53. Kong, J.; White, C. A.; Krylov, A. I.; Sherrill, D.; Adamson, R. D.; Furlani, T. R.; Lee, M. S.; Lee, A. M.; Gwaltney, S. R.; Adams, T. R.; Ochsenfeld, C.; Gilbert, A. T. B.; Kedziora, G. S.; Rassolov, V. A.; Maurice, D. R.; Nair, N.; Shao, Y. H.; Besley, N. A.; Maslen, P. E.; Dombroski, J. P.; Daschel, H.; Zhang, W. M.; Korambath, P. P.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Van Voorhis, T.; Oumi, M.; Hirata, S.; Hsu, C. P.; Ishikawa, N.; Florian, J.; Warshel, A.; Johnson, B. G.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1532-1548.
54. Sieval, A. B.; van den Hout, B.; Zuilhof, H.; Sudholter, E. J. R. Langmuir 2000, 16, 2987-2990.
55. Linford, M. R.; Chidsey, C. E. D. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12631-12632.
56. Allongue, P.; de Villeneuve, C. H.; Cherouvrier, G.; Cortes, R.; Bernard, M. C. J. Electroanal. Chem. 2003, 550, 161-174.
57. Soler, J. M.; Artacho, E.; Gale, J. D.; Garcia, A.; Junquera, J.; Ordejon, P.; Sanchez-Portal, D. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2745- 2779.
58. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy; Physical Electronics Inc., Eden Prairie, MN, 1995.
59. Robinson, I. K.; Tweet, D. J. Rep. Prog. Phys. 1992, 55, 599-651.
60. Atkins, P. W. Physical Chemistry, 6th ed.; Oxford University Press: New York, 1998.
61. Hesse, M.; Meier, H.; Zeeh, B. Spektroskopische Methoden in der Organischen Chemie, 4th ed.; Thieme Ed.; Stuttgart: New York, 1991.
62. Lambert, A. G.; Davies, P. B.; Neivandt, D. J. Appl. Spectrosc. ReVi. 2005, 40, 103-145.
63. Hommel, E. L.; Allen, H. C. Analyst 2003, 128, 750-755.
64. Brewer, S. H.; Allen, A. M.; Lappi, S. E.; Chasse, T. L.; Briggman, K. A.; Gorman, C. B.; Franzen, S. Langmuir 2004, 20, 5512-5520.
65. Briggman, K. A.; Stephenson, J. C.; Wallace, W. E.; Richter, L. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2785-2791.
66. Versanyi, G. Assignments for Vibrational Spectra of SeVen Hundred Benzene DeriVatiVes; John Wiley and Sons: New York, 1974.
67. Schmeltzer, J. M.; Porter, L. A.; Stewart, M. P.; Buriak, J. M. Langmuir 2002, 18, 2971-2974.
68. Bratlie, K. M.; Montano, M. O.; Flores, L. D.; Paajanen, M.; Somorjai, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12810-12816.
69. Ye, H.; Abu-Akeel, A.; Huang, J.; Katz, H. E.; Gracias, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6528-6529.
70. Watry, M. R.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12517- 12523.
71. Dreesen, L.; Sartenaer, Y.; Peremans, A.; Thiry, P. A.; Humbert, C.; Grugier, J.; Marchand-Brynaert, J. Thin Solid Films 2006, 500, 268- 277.
72. Peanasky, J. S.; McCarley, R. L. Langmuir 1998, 14, 113-123.
73. Yang, M.; Somorjai, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4405- 4410.
74. Wu, Z. L.; Hao, Z. X.; Ying, P. L.; Li, C.; Xin, Q. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 12275-12281.
75. Voss, L. F.; Hadad, C. M.; Allen, H. C. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19487-19490.
76. Eisenthal, K. B. Chem. Rev 1996, 96, 1343-1360.
77. Zhu, X. D.; Suhr, H. J.; Shen, Y. R. J. Opt. Soc. Am. B 1986, 3, P252.
78. Shen, Y. R. The Principles of Nonlinear Optics; John Wiley & Sons: New York, 1984.
79. Rao, Y.; Comstock, M.; Eisenthal, K. B. J. Phys. Chem. B2006, 110, 1727-1732.
80. Schmeltzer, J. M.; Porter, L. A.; Stewart, M. P.; Buriak, J. M. Langmuir 2002, 18, 2971-2974.
81. Peanasky, J. S.; McCarley, R. L. Langmuir 1998, 14, 113-123.
82. Lu, R.; Gan, W.; Wu, B. H.; Zhang, Z.; Guo, Y.; Wang, H. F. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14118-14129.