Defect-driven interfacial electronic structures at an organic/metal-oxide semiconductor heterojunction

Advanced Materials

Volumn 26, Issue 27, 2014, Pages 4711-4716

  Winget, Paul ^a   Schirra, Laura K ^b   Cornil, David ^a   Li, Hong ^a   Coropceanu, Veaceslav ^a   Ndione, Paul F ^c   Sigdel, Ajaya K ^c   Ginley, David S ^c   Berry, Joseph J ^c   Shim, Jaewon ^d   Kim, Hyungchui ^d   Kippelen, Bernard ^d   Brédas, Jean Luc ^a,e   Monti, Oliver L A ^b  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b University of Arizona   (United States)

^c NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY   (United States)

^d GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^e KING ABDULAZIZ UNIVERSITY   (Saudi Arabia)

Author keywords

interfacial electronic structure; organic semiconductor; PTCDI; surface defects; ZnO

Indexed keywords

ELECTRONIC STRUCTURE; HETEROJUNCTIONS; SEMICONDUCTING ORGANIC COMPOUNDS; SURFACE DEFECTS; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

ELECTRONIC INTERACTIONS; HYBRID INTERFACE; INTERFACE DIPOLE; INTERFACIAL ELECTRONIC STRUCTURE; PTCDI; SEMICONDUCTOR HETEROJUNCTIONS; UPS/XPS; ZNO;

ZINC OXIDE;

EID: 84904513564     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201305351     Document Type: Article

References (86)

1. a) H. J. Bolink, E. Coronado, D. Repetto, M. Sessolo, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 223501
2. b) L. J. A. Koster, W. J. van Strien, W. J. E. Beek, P. W. M. Blom, Adv. Funct. Matl. 2007, 17, 1297
3. c) D. C. Olson, S. E. Shaheen, R. T. Collins, D. S. Ginley, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16670
4. d) H. J. Bolink, E. Coronado, D. Repetto, M. Sessolo, E. M. Barea, J. Bisquert, G. Garcia-Belmonte, J. Prochazka, L. Kavan, Adv. Funct. Matl. 2008, 18, 145
5. e) H. J. Bolink, E. Coronado, M. Sessolo, Chem. Mater. 2009, 21, 439
6. f) J. P. Liu, S. S. Wang, Z. Q. Bian, M. N. Shan, C. H. Huang, Chem. Phys. Lett. 2009, 470, 103
7. g) J. W. P. Hsu, M. T. Lloyd, MRS Bull. 2010, 35, 422
8. h) H. Cheun, C. Fuentes-Hernandez, Y. Zhou, W. J. Potscavage Jr., S.-J. Kim, J. Shim, A. Dindar, B. Kippelen, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 20713
9. i) T. Gershon, Mater. Sci. Technol. 2011, 27, 1357
10. j) J. Huang, Z. Yin, Q. Zheng, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3861.
11. N. Moll, Y. Xu, O. T. Hofmann, P. Rinke, New Journal of Physics 2013, 15, 083009.
12. Y. Xu, O. T. Hofmann, R. Schlesinger, S. Winkler, J. Frisch, J. Niederhausen, A. Vollmer, S. Blumstengel, F. Henneberger, N. Koch, P. Rinke, M. Scheffler, Phys. Rev. Lett. 2013, 111, 226802.
13. V. Srikant, D. R. Clarke, J. Appl. Phys. 1998, 83, 5447.
14. a) B. Ingham, B. N. Illy, M. F. Toney, M. L. Howdyshell, M. P. Ryan, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 14863
15. b) S. Singamaneni, M. Gupta, R. Yang, M. M. Tomczak, R. R. Naik, Z. L. Wang, V. V. Tsukruk, ACS Nano 2009, 3, 2593
16. c) T. Premkumar, Y. S. Zhou, Y. F. Lu, K. Baskar, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 2863
17. d) A. C. Cruickshank, S. E. R. Tay, B. N. Illy, R. Da Campo, S. Schumann, T. S. Jones, S. Heutz, M. A. McLachlan, D. W. McComb, D. J. Riley, M. P. Ryan, Chem. Mater. 2011, 23, 3863
18. e) A. M. Lockett, P. J. Thomas, P. O'Brien, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8089
19. f) C.-Y. Kuo, R.-M. Ko, Y.-C. Tu, Y.-R. Lin, T.-H. Lin, S.-J. Wang, Cryst. Growth Des. 2012, 12, 3849
20. g) N. Clament Sagaya Selvam, J. J. Vijaya, L. J. Kennedy, Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 16333
21. h) C. Chen, Y.-T. Lan, M. M. C. Chou, D.-R. Hang, T. Yan, H. Feng, C.-Y. Lee, S.-Y. Chang, C.-A. Li, Cryst. Growth Des. 2012, 12, 6208.
22. A. Janotti, C. G. Van de Walle, Rep. Prog. Phys. 2009, 72, 126501.
23. a) C. Klingshirn, ChemPhysChem 2007, 8, 782
24. b) U. Ozgur, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morkoc, J. Appl. Phys. 2005, 98, 041301
25. c) S. Lany, A. Zunger, Phys. Rev. B 2008, 78, 235104
26. d) S. Lany, A. Zunger, Phys. Rev. B 2010, 81, 113201
27. e) F. Oba, M. Choi, A. Togo, I. Tanaka, Sci. Tech. Adv. Mater. 2011, 12, 034302
28. f) P. Palacios, K. Sanchez, P. Wahnon, Thin Solid Films 2009, 517, 2448.
29. a) J. Goniakowski, F. Finocchi, C. Noguera, Rep. Prog. Phys. 2008, 71, 016501
30. b) C. A. Aguilar, R. Haight, A. Mavrokefalos, B. A. Korgel, S. Chen, ACS Nano 2009, 3, 3057
31. c) N. H. Moreira, B. Aradi, R. A. L. da, T. Frauenheim, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 18860
32. d) C. Caddeo, G. Malloci, G.-M. Rignanese, L. Colombo, A. Mattoni, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8174.
33. a) R. Dorn, H. Lüth, M. Büchel, Phys. Rev. B 1977, 16, 4675
34. b) H. Moormann, D. Kohl, G. Heiland, Surf. Sci. 1980, 100, 302
35. c) T. M. Parker, N. G. Condon, R. Lindsay, F. M. Leibsle, G. Thornton, Surf. Sci. 1998, 415, L 1046
36. d) N. Jedrecy, S. Gallini, M. Sauvage-Simkin, R. Pinchaux, Surf. Sci. 2000, 460, 136
37. e) O. Dulub, L. A. Boatner, U. Diebold, Surf. Sci. 2002, 519, 201
38. f) O. Dulub, U. Diebold, G. Kresse, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 016102
39. g) G. Kresse, O. Dulub, U. Diebold, Phys. Rev. B 2003, 68, 245409
40. h) B. Meyer, D. Marx, Phys. Rev. B 2003, 67, 035403
41. i) U. Diebold, L. V. Koplitz, O. Dulub, Appl. Surf. Sci. 2004, 237, 336
42. j) R. Lindsay, C. A. Muryn, E. Michelangeli, G. Thornton, Surf. Sci. 2004, 565, L283
43. k) B. Meyer, Phys. Rev. B 2004, 69, 045416
44. l) M. H. Du, S. B. Zhang, J. E. Northrup, S. C. Erwin, Phys. Rev. B 2008, 78, 155424
45. m) N. L. Marana, V. M. Longo, E. Longo, J. B. L. Martins, J. R. Sambrano, J. Phys. Chem. A 2008, 112, 8958
46. n) L. J. Brillson, Y. Dong, F. Tuomisto, B. G. Svensson, A. Y. Kuznetsov, D. Doutt, H. L. Mosbacker, G. Cantwell, J. Zhang, J. J. Song, Z. Q. Fang, D. C. Look, Phys. Status Solidi C 2012, 9, 1566
47. o) N. R. D'Amico, G. Cantele, D. Ninno, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 21391
48. p) S. Gutmann, M. Conrad, M. A. Wolak, M. M. Beerbom, R. Schlaf, J. Appl. Phys. 2012, 111, 123710.
49. H. Moormann, D. Kohl, G. Heiland, Surf. Sci. 1979, 80, 261.
50. W. Göpel, L. J. Brillson, C. F. Brucker, J. Vac Sci. Technol. 1980, 17, 894.
51. K. Jacobi, G. Zwicker, A. Gutmann, Surf. Sci. 1984, 141, 109.
52. H. Li, L. K. Schirra, J. Shim, H. Cheun, B. Kippelen, O. L. A. Monti, J.-L. Brédas, Chem. Mater. 2012, 24, 3044.
53. a) P. Peumans, S. Uchida, S. R. Forrest, Nature 2003, 425, 158
54. b) J. E. Anthony, Chem. Mater. 2010, 23, 583
55. c) H. C. Hesse, J. Weickert, C. Hundschell, X. Feng, K. Müllen, B. Nickel, A. J. Mozer, L. Schmidt-Mende, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 861
56. d) P. Sonar, J. P. Fong Lim, K. L. Chan, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1558.
57. H. Ishii, K. Sugiyama, E. Ito, K. Seki, Adv. Mater. 1999, 11, 605.
58. D. R. T. Zahn, G. N. Gavrila, M. Gorgoi, Chem. Phys. 2006, 325, 99.
59. a) G. Kresse, J. Furthmüller, Comput. Mat. Sci. 1996, 6, 15
60. b) G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
61. S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, A. P. Sutton, Phys. Rev. B 1998, 57, 1505.
62. a) J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
63. b) J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396.
64. P. E. Blöchl, Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
65. J. Schütte, R. Bechstein, P. Rahe, M. Rohlfing, A. Kühnle, H. Langhals, Phys. Rev. B 2009, 79, 045428.
66. C. Ludwig, B. Gompf, J. Petersen, R. Strohmaier, W. Eisenmenger, Z. Phys. B: Condens. Matter 1994, 93, 365.
67. K. B. Sundaram, A. Khan, J. Vac. Sci. Technol., A 1997, 15, 428.
68. J. J. Uhlrich, D. C. Olson, J. W. P. Hsu, T. F. Kuech, J. Vac. Sci. Technol., A 2009, 27, 328.
69. a) N. Koch, A. Vollmer, S. Duhm, Y. Sakamoto, T. Suzuki, Adv. Mater. 2007, 19, 112
70. b) P. C. Rusu, G. Giovannetti, C. Weijtens, R. Coehoorn, G. Bro, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 125403
71. c) A. Terentjevs, M. P. Steele, M. L. Blumenfeld, N. Ilyas, L. L. Kelly, E. Fabiano, O. L. A. Monti, F. Della Sala, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 21128
72. d) A. S. Wan, J. P. Long, G. Kushto, A. J. Mäkinen, Chem. Phys. Lett. 2008, 463, 72.
73. A. Janotti, C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 2007, 76, 165202.
74. a) H. Zheng, J. Kröger, R. Berndt, Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 076801
75. b) H. Zheng, A. Weismann, R. Berndt, Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 226101.
76. N. A. Richter, S. Sicolo, S. V. Levchenko, J. Sauer, M. Scheffler, Phys. Rev. Lett. 2013, 111, 045502.
77. H. Li, P. Paramonov, J.-L. Brédas, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2630.
78. R. K. Swank, Phys. Rev. 1967, 153, 844.
79. 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.
80. R. Schlesinger, Y. Xu, O. T. Hofmann, S. Winkler, J. Frisch, J. Niederhausen, A. Vollmer, S. Blumstengel, F. Henneberger, P. Rinke, Phys. Rev. B 2013, 87, 155311.
81. A. Schöll, Y. Zou, M. Jung, T. Schmidt, R. Fink, E. Umbach, J. Chem. Phys. 2004, 121, 10260.
82. A. Schöll, Y. Zou, D. Huebner, S. G. Urquhart, T. Schmidt, R. Fink, E. Umbach, J. Chem. Phys. 2005, 123, 044509.
83. C. H. Schwalb, M. Marks, S. Sachs, A. Schöll, F. Reinert, E. Umbach, U. Höfer, Eur. Phys. J. B 2010, 75, 23.
84. Y. Zou, L. Kilian, A. Schöll, T. Schmidt, R. Fink, E. Umbach, Surf. Sci. 2006, 600, 1240.
85. A. S. Komolov, P. J. Moller, J. Mortensen, S. A. Komolov, E. F. Lazneva, Surf. Sci. 2005, 586, 129.
86. L. Cao, Y. Wang, J. Zhong, Y. Han, W. Zhang, X. Yu, F. Xu, D.-C. Qi, A. T. S. Wee, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24880.