香蕉型分子的真空气相沉积薄膜研究

非手性的香蕉型分子因为独特的形状和极性自组装性能，能形成具有手性结构和特殊光电性能（如铁电性、反铁电性，二次谐波产生效应）的液晶，是近年来有机光电领域中一类非常令人感兴趣的材料。本论文以三环弯核分子间一二（对辛烷氧基苯乙烯基）苯［m-bis（4-p-octoxysryrenyl）benzene，m-OSB］为模型化合物，探索香蕉型分子真空气相沉积薄膜的生长行为。首先，采用示差扫描量热法（DSC）、偏光显微镜、X一射线衍射、透射电子显微镜以及分子模拟等手段表征了m一OSB的体相结构。m-OSB存在两个晶相：相I（T＜66℃）和相11（66oC＜T＜157℃），157oC以上为各向同性态。确定相I为正交晶系，PZI2121空间群，晶胞参数为a＝7．43A，b：6．34A，c＝72．07A，α=β=γ=90°；分子模拟结果显示m一OSB排列成反铁电的层状结构，分子的长轴方向与c轴平行。相n的结构与相I非常相似。这些表征结果为薄膜形态结构的解释提供了依据。然后，采用真空蒸镀的方法制备m-OSB的单层和多层薄膜，用原子力显微镜、透射电子显微镜以及X-射线薄膜反射等手段研究了薄膜形态、结构和薄膜对温度的稳定性。由于香蕉型分子的特殊形状，m-OSB的气相沉积薄膜表现出了特殊的形貌、生长机理和相行为。在单层薄膜生长中，二维岛在40℃以下为圆形或椭圆形的滴状岛，在60℃以上为枝晶状岛，该生长形貌随基底温度的演变与传统的扩散受限凝聚（DLA）理论所预言的结果相反，AFM观察发现滴状岛是从最初沉积的无序膜分解得来的，类似"去润湿"现象；枝晶状岛是从无序膜中成核再通过分子的扩散生长形成的；单层薄膜无论是滴状岛还是枝晶状岛都不稳定，在室温下放置一段时间后均转化为双层的晶体；在多层膜的生长中，观察到了m-OSB形成了高有序、大尺寸的准外延膜。这些在有机气相沉积薄膜生长中都是第一次报道，论文对所观察到的生长现象和相变现象给予了合理的解释。通过对m-OSB气相沉积薄膜的成核和生长过程的系统研究，获得了薄膜形态结构与分子形状和制备参数的关系，对进一步理解有机分子气相沉积薄膜的生长规律和制备高有序的连续薄膜具有重要意义。