Modification of the gallium-doped zinc oxide surface with self-assembled monolayers of phosphonic acids: A joint theoretical and experimental study

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 23, 2014, Pages 3593-3603

  Li, Hong ^a   Ratcliff, Erin L ^b   Sigdel, Ajaya K ^c   Giordano, Anthony J ^a   Marder, Seth R ^a   Berry, Joseph J ^c   Brédas, Jean Luc ^a,d  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b University of Arizona   (United States)

^c NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY   (United States)

^d KING ABDULAZIZ UNIVERSITY   (Saudi Arabia)

Author keywords

density functional theory; energy level alignments; metal oxides; organic photovoltaics; surface modifications; ultraviolet photoelectron spectroscopy

Indexed keywords

ALIGNMENT; BINDING ENERGY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; GALLIUM; MOLECULAR ORBITALS; MOLECULES; ORGANIC ACIDS; OXYGEN; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS; SURFACE DEFECTS; SURFACE TREATMENT; ULTRAVIOLET PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY; VALENCE BANDS; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY; ZINC OXIDE;

ENERGY LEVEL ALIGNMENT; ENERGY-LEVEL ALIGNMENTS; FRONTIER MOLECULAR ORBITALS; GALLIUMDOPED ZINC OXIDES (GZO); HIGHEST OCCUPIED MOLECULAR ORBITAL; METAL OXIDES; ORGANIC PHOTOVOLTAICS; VALENCE BAND FEATURES;

CORE LEVELS;

EID: 84902381777     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201303670     Document Type: Article

References (63)

1. T. Minami, Semicond. Sci. Tech. 2005, 20, S35.
2. E. Fortunato, D. Ginley, H. Hosono, D. C. Paine, MRS Bull. 2007, 32, 242.
3. H. Cheun, C. Fuentes-Hernandez, J. Shim, Y. Fang, Y. Cai, H. Li, A. K. Sigdel, J. Meyer, J. Maibach, A. Dindar, Y. Zhou, J. J. Berry, J. L. Bredas, A. Kahn, K. H. Sandhage, B. Kippelen, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1531.
4. V. Bhosle, J. Narayan, J. Appl. Phys. 2006, 100, 093519.
5. V. Bhosle, A. Tiwari, J. Narayan, J. Appl. Phys. 2006, 100, 033713.
6. M. Hiramatsu, K. Imaeda, N. Horio, M. Nawata, J. Vac. Sci. Technol. A 1998, 16, 669.
7. B. K. Meyer, J. Sann, D. M. Hofmann, C. Neumann, A. Zenner, Semicond. Sci. Tech. 2005, 20, S62.
8. E. M. C. Fortunato, L. M. N. Pereira, P. M. C. Barquinha, A. M. B. do Rego, G. Goncalves, A. Vila, J. R. Morante, R. F. P. Martins, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 222103.
9. E. Fortunato, A. Goncalves, V. Assuncao, A. Marques, H. Aguas, L. Pereira, I. Ferreira, R. Martins, Thin Solid Films 2003, 442, 121.
10. E. Fortunato, A. Goncalves, A. Marques, A. Viana, H. Aguas, L. Pereira, I. Ferreira, P. Vilarinho, R. Martins, Surf. Coat. Tech. 2004, 180, 20.
11. P. K. Nayak, J. Yang, J. Kim, S. Chung, J. Jeong, C. Lee, Y. Hong, J. Phys. D Appl. Phys. 2009, 42, 035102.
12. L. A. Wang, J. S. Swensen, E. Polikarpov, D. W. Matson, C. C. Bonham, W. Bennett, D. J. Gaspar, A. B. Padmaperuma, Org. Electron. 2010, 11, 1555.
13. M. Fahlman, W. R. Salaneck, Surf. Sci. 2002, 500, 904.
14. C. J. Brabec, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2004, 83, 273.
15. C. J. Brabec, A. Cravino, D. Meissner, N. S. Sariciftci, T. Fromherz, M. T. Rispens, L. Sanchez, J. C. Hummelen, Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 374.
16. J. S. Kim, J. H. Park, J. H. Lee, J. Jo, D. Y. Kim, K. Cho, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 112111.
17. M. F. Lo, T. W. Ng, T. Z. Liu, V. A. L. Roy, S. L. Lai, M. K. Fung, C. S. Lee, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 113303.
18. V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom, J. C. Hummelen, M. T. Rispens, J. Appl. Phys. 2003, 94, 6849.
19. E. L. Ratcliff, A. Garcia, S. A. Paniagua, S. R. Cowan, A. J. Giordano, D. S. Ginley, S. R. Marder, J. J. Berry, D. C. Olson, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 647.
20. R. Steim, F. R. Kogler, C. J. Brabec, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2499.
21. E. L. Ratcliff, A. K. Sigdel, M. R. Macech, K. Nebesny, P. A. Lee, D. S. Ginley, N. R. Armstrong, J. J. Berry, Thin Solid Films 2012, 520, 5652.
22. S. Khodabakhsh, B. M. Sanderson, J. Nelson, T. S. Jones, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 95.
23. M. Q. Wang, I. G. Hill, Org. Electron. 2012, 13, 498.
24. P. J. Hotchkiss, S. C. Jones, S. A. Paniagua, A. Sharma, B. Kippelen, N. R. Armstrong, S. R. Marder, Accounts Chem. Res. 2012, 45, 337.
25. P. J. Hotchkiss, H. Li, P. B. Paramonov, S. A. Paniagua, S. C. Jones, N. R. Armstrong, J.-L. Brédas, S. R. Marder, Adv. Mater. 2009, 21, 4496.
26. P. J. Hotchkiss, M. Malicki, A. J. Giordano, N. R. Armstrong, S. R. Marder, J. Mater. Chem. 2011, 21, 3107.
27. C. L. Perkins, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18276.
28. A. Sharma, A. Haldi, P. J. Hotchkiss, S. R. Marder, B. Kippelen, J. Appl. Phys. 2009, 105, 074511.
29. A. Sharma, A. Haldi, W. J. Potscavage, P. J. Hotchkiss, S. R. Marder, B. Kippelen, J. Mater. Chem. 2009, 19, 5298.
30. A. Sharma, P. J. Hotchkiss, S. R. Marder, B. Kippelen, J. Appl. Phys. 2009, 105, 084507.
31. B. B. Zhang, T. Kong, W. Z. Xu, R. G. Su, Y. H. Gao, G. S. Cheng, Langmuir 2010, 26, 4514.
32. K. M. Knesting, P. J. Hotchkiss, B. A. MacLeod, S. R. Marder, D. S. Ginger, Adv. Mater. 2012, 24, 642.
33. K. M. Knesting, H. X. Ju, C. W. Schlenker, A. J. Giordano, A. Garcia, O. L. Smith, D. C. Olson, S. R. Marder, D. S. Ginger, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 4038.
34. B. A. MacLeod, N. E. Horwitz, E. L. Ratcliff, J. L. Jenkins, N. R. Armstrong, A. J. Giordano, P. J. Hotchkiss, S. R. Marder, C. T. Campbell, D. S. Ginger, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1202.
35. H. Li, P. Paramonov, J. L. Bredas, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2630.
36. C. Wood, H. Li, P. Winget, J. L. Bredas, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19125.
37. J. B. Neaton, M. S. Hybertsen, S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 216405.
38. J. D. Sau, J. B. Neaton, H. J. Choi, S. G. Louie, M. L. Cohen, Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 026804.
39. I. Tamblyn, P. Darancet, S. Y. Quek, S. A. Bonev, J. B. Neaton, Phys. Rev. B 2011, 84, 201402.
40. M. Yu, P. Doak, I. Tamblyn, J. B. Neaton, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1701.
41. L. Segev, A. Salomon, A. Natan, D. Cahen, L. Kronik, Phys. Rev. B 2006, 74, 165323.
42. A. M. Track, F. Rissner, G. Heimel, L. Romaner, D. Kafer, A. Bashir, G. M. Rangger, O. T. Hofmann, T. Bucko, G. Witte, E. Zojer, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2677.
43. A. K. Sigdel, N. E. Widjonako, D. C. Olson, M. T. Lloyd, J. D. Perkins, M. F. A. M. van Hest, S. E. Shaheen, T. Gennett, D. S. Ginley, J. J. Berry, 35th IEEE Phot. Spec. Conf. 2010, 3270.
44. C. W. Gorrie, A. K. Sigdel, J. J. Berry, B. J. Reese, M. F. A. M. van Hest, P. H. Holloway, D. S. Ginley, J. D. Perkins, Thin Solid Films 2010, 519, 190.
45. T. J. Gardner, C. D. Frisbie, M. S. Wrighton, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6927.
46. G. Zotti, G. Schiavon, S. Zecchin, A. Berlin, G. Pagani, Langmuir 1998, 14, 1728.
47. A. Berlin, G. Zotti, Macromol. Rapid Comm. 2000, 21, 301.
48. C. Carter, M. Brumbach, C. Donley, R. D. Hreha, S. R. Marder, B. Domercq, S. Yoo, B. Kippelen, N. R. Armstrong, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25191.
49. C. J. Powell, Surf. Inter. Anal. 1995, 23, 121.
50. G. Kresse, J. Furthmuller, Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
51. G. Kresse, J. Furthmuller, Com. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
52. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
53. P. E. Blochl, Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
54. P. E. Blochl, O. Jepsen, O. K. Andersen, Phys. Rev. B 1994, 49, 16223.
55. H. Li, L. K. Schirra, J. Shim, H. Cheun, B. Kippelen, O. L. A. Monti, J. L. Bredas, Chem. Mater. 2012, 24, 3044.
56. S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, A. P. Sutton, Phys. Rev. B 1998, 57, 1505.
57. E. H. Kisi, M. M. Elcombe, Acta Crystallogr. C 1989, 45, 1867.
58. C. Wood, H. Li, Paul Winget, Jean-luc Bredas, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19125.
59. L. Kohler, G. Kresse, Phys. Rev. B 2004, 70, 165405.
60. E. Pehlke, M. Scheffler, Phys. Rev. Lett. 1993, 71, 2338.
61. V. E. C. Henrich, P. A. Cox, The Surface Science of Metal Oxides, Cambridge University Press, Cambridge, UK 1994.
62. A. Biller, I. Tamblyn, J. B. Neaton, Leeor Kronik, J. Chem. Phys. 2011, 135, 164706.
63. H. Wang, E. D. Gomez, Z. L. Guan, C. Jaye, M. F. Toney, D. A. Fischer, A. Kahn, Y. L. Loo, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 20474.