Tematyka rozprawy doktorskiej dotyczy wyznaczania lokalnych własności elektrycznych złącz pomiędzy warstwą polimerową a organicznym lub nieorganicznym elektrycznie przewodzącym podłożem w modelowych układach cienkowarstwowych. W badaniach wykorzystano niepolarne i polarne polimery konwencjonalne oraz polimery przewodzące. Jako podłoża stosowano warstwę złota lub mieszaninę poli(etylendioksytiofen)/polistyren sulfonowany (PEDOT:PSS). Podłoża były funkcjonalizowane warstwami samoorganizującymi się (SAM) z rodziny tioli lub alkilosilanów w sposób jednorodny z roztworu lub metodą druku mikro-kontaktowego. Układy na podłożach złota jednorodnie modyfikowanego SAM zostały scharakteryzowane metodami spektroskopii fotoelektronów (XPS/UPS). Natomiast złącza modyfikowane metodą druku mikro- kontaktowego analizowano kelwinowską mikroskopią sił (KPFM). Zastosowanie spektrometrii mas jonów wtórnych (ToF-SIMS) umożliwiło wykazanie korelacji pomiędzy niejednorodnościami zobrazowanymi metodą KPFM z powierzchniowym wzorem i składem chemicznym wytworzonego złącza. Otrzymane wyniki zostały poddane dyskusji w oparciu o dyspersyjne, polarne oraz wodorowe oddziaływania pomiędzy polimerem a warstwą SAM. Złącza pomiędzy polimerem a podłożem PEDOT:PSS jednorodnie modyfikowane warstwami SAM badano poprzez profilowanie głębokościowe metodą XPS z użyciem klastrowego działa jonowego. Otrzymane wyniki pozwoliły zlokalizować warstwę SAM położoną na złączu oraz wskazać interakcje zachodzące pomiędzy polimerem przewodzącym a warstwą SAM. Uzyskane wyniki zostały odniesione do wydajności organicznych ogniw fotowoltaicznych w układach o identycznej modyfikacji złącza.
A detailed understanding of the interface dipole formation between metal electrode and thin organic film and at organic/organic heterojunctions plays a key role for the fabrication of organic electronic devices. Within the framework of this thesis two types of model multilayer systems were studied in which interfaces were modified locally or homogenously with self-assembled monolayers, namely polymer/metal and polymer/organic conductor. Kelvin Probe Force Microscopy was proposed as the technique capable of performing nondestructive determination of local inhomogeneities appearing at buried polymer/metal interfaces with sub-micrometer lateral resolution. In order to determine chemical compositions of the interfaces the dynamic secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) measurements were carried out. In the case of the organic/organic SAM modified interfaces, composed of the materials that form the basis for organic solar cell devices, measurements were carried using novel technique which employs Gas Cluster Ion Beam source for XPS depth profiling. The proposed technique was suitable to determine qualitative and quantitative properties of organic materials while maintaining their initial/bulk chemical structures. The examined thin multilayer structures and applied SAM modifications are correlated with device performance tests of related systems.
