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近年来,随着纳米电子学、分子电子学的兴起与发展,有机单层膜与半导体共价联接的杂化材料受到广泛的关注。功能分子修饰的半导体表面为研究纳米乃至单分子的光电性能提供了良好的平台,并在光电开关、信息存储、晶体管、传感器及其它智能器件方面具有广泛的应用前景。在本论文中,我们研究了有机功能分子在半导体表面的光电行为,利用有机分子与半导体的杂化表面构建光电功能阵列;利用化学沉积方法制备了掺硼金刚石半导体薄膜,进一步修饰了偶氮苯分子并对该杂化表面的光化学及电化学行为进行了研究。本论文主要内容如下:1.合成了含有乙烯基的偶氮苯4-N,N-dimethylamino-4′-ethynyl-azobenzene (DMAEAB),并对其光学性能进行了测试。采用光化学方法将DMAEAB修饰到经过NH4F溶液处理过的硅(111)表面;并从浸润性、红外光谱及光电子能谱方面对DMAEAB单层膜进行了表征。通过紫外-可见光交替照射来改变偶氮苯单层膜的异构状态,检测了DMAEAB处于不同状态时的浸润性、表面形貌及导电性能。并利用HyperChem MM+ force field方法模拟了DMAEAB单层膜在硅(111)表面的形态。该杂化表面在光开关及信息存储领域具有潜在的应用。2.制备了掺硼的金刚石半导体薄膜,用拉曼光谱对其进行了表征,利用扫描电子显微镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)对其形态和表面形貌进行了观察,并利用导电探针原子力显微镜(CP-AFM)及四探针半导体分析仪对其导电性做了分析。将含有乙烯基的偶氮苯DOAA化学修饰到等离子体处理过的金刚石表面,并对修饰在金刚石表面的DOAA单层膜的光化学及电化学特性进行了研究,发现DOAA分子呈现不同的异构状态时,其表现出不同的电化学行为。同时,结果进一步证明导电金刚石薄膜是研究具有电化学活性单层膜的良好的电极材料,为研究电化学活性的单分子膜提供了优良的实验平台。该DOAA分子与金刚石构建的杂化材料在电化学存储、智能界面及光子计数器方面具有潜在的应用前景。3.合成了含有乙烯基的丁二炔DA-4AS,利用热引发的方法将DA-4AS修饰到硅(111)表面,并从浸润性、红外光谱及光电子能谱方面对该表面进行了表征,同时利用椭圆偏振光谱法计算出DA-4AS单层膜的厚度,结合利用分子模拟软件Material Studio计算出的分子长度,得到DA-4AS单层膜的倾斜角。进一步在DA-4AS-Si(111)表面旋涂DA-4AS,加掩膜光照后得到了直径为5μm,间距为20μm的聚丁二炔阵列,利用AFM观察了其形貌,荧光共聚焦显微镜观察到了与掩膜对应的荧光图案。