Application of Molecular Simulation Techniques to the Study of Factors Affecting the Thin-Film Morphology of Small-Molecule Organic Semiconductors
Source abstract
Abstract
We provide a short review of the status of using atomic- or molecular-scale simulations to look at the phenomena associated with growing thin films of small organic semiconductor materials, such as surface diffusion, thin film growth, Ehrlich−Schwoebel step-edge barrier, etc. We offer a summary of the advantages and limitations of existing computational tools (Molecular Dynamics, kinetic Monte Carlo, ab initio methods, etc.) and hint at method development that may help to deepen our understanding of “functional π”-materials. We provide a deeper focus on computational, as well as related experimental, studies of fundamental questions related to the thin-film growth of a representative member of this class of materials, pentacene, on a variety of substrates from insulating oxides to metals, and show results for some other organic semiconductor members of the class, wherever possible.
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Research context
OpenAlex topics: Machine Learning in Materials Science · Organic Electronics and Photovoltaics · Molecular Junctions and Nanostructures
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Affiliations
School of Chemical and Biomolecular Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14583, United States
References (100+)
Show source-provided references
1. Dimitrakopoulos C. · Adv. Mater. · 2002 · 14 · 9910.1002/1521-4095(20020116)14:2<99::AID-ADMA99>3.0.CO;2-9 ↗
2. Dimitrakopoulos C. · IBM J. Res. Dev. · 2001 · 45 · 1110.1147/rd.451.0011 ↗
3. Lee J. H. · Synth. Met. · 2003 · 139 · 44510.1016/S0379-6779(03)00197-8 ↗
4. Torsi L. · Solid-State Electron. · 2001 · 45 · 147910.1016/S0038-1101(00)00268-9 ↗
5. Shtein M. · Appl. Phys. Lett. · 2002 · 81 · 26810.1063/1.1491009 ↗
6. Hsu C. H. · Appl. Phys. Lett. · 2007 · 91 · 19350510.1063/1.2805030 ↗
7. Bao Z. · 2007
8. Yanagi H. · Appl. Phys. Lett. · 1999 · 75 · 18710.1063/1.124314 ↗
9. Piaggi A. · Phys. Rev. B · 1997 · 56 · 1013310.1103/PhysRevB.56.10133 ↗
10. Grem G. · Synth. Met. · 1995 · 71 · 219310.1016/0379-6779(94)03217-T ↗
11. Brabec C. J. · Sol. Energy Mater. Sol. Cells · 2004 · 83 · 27310.1016/j.solmat.2004.02.030 ↗
12. Lloyd M. T. · Org. Electron. · 2006 · 24310.1016/j.orgel.2006.03.002 ↗
13. Sinnokrot M. O. · J. Phys. Chem. A · 2006 · 110 · 1065610.1021/jp0610416 ↗
14. Sinnokrot M. O. · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 1088710.1021/ja025896h ↗
15. Anthony J. E. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 47 · 45210.1002/anie.200604045 ↗
16. Anthony J. E. · Chem. Rev. · 2006 · 106 · 502810.1021/cr050966z ↗
17. Funahashi M. · Appl. Phys. Lett. · 1986 · 73 · 373310.1063/1.122896 ↗
18. Funahashi M. · Mol. Cryst. Liq. Cryst. · 2001 · 368 · 30310.1080/10587250108029959 ↗
19. Funahashi M. · Polym. J. · 2009 · 41 · 45910.1295/polymj.PJ2008324 ↗
20. Olivier Y. · J. Phys. Chem. B · 2009 · 113 · 1410210.1021/jp9061169 ↗
21. Marcon V. · J. Chem. Phys. · 2008 · 129 · 09450510.1063/1.2969763 ↗
22. Nelson J. · Acc. Chem. Res. · 2009 · 42 · 176810.1021/ar900119f ↗
23. Vehoff T. · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 1170210.1021/ja104380c ↗
24. Coropceanu V. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 92610.1021/cr050140x ↗
25. Vehoff T. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1059210.1021/jp101738g ↗
26. Meller G. · Microelectron. J. · 2006 · 38 · 47
27. Russell D. M. · Appl. Phys. Lett. · 2005 · 87 · 22210910.1063/1.2136356 ↗
28. Moliton A. · Polym. Int. · 2004 · 53 · 139710.1002/pi.1587 ↗
29. Inzelt, G.Conducting Polymers: A New Era in Electrochemistry;Scholz, F., Ed.Springer:New York, 2008; p265.
30. Ruiz R. · Phys. Rev. B. · 2003 · 67 · 12540610.1103/PhysRevB.67.125406 ↗
31. Ye R. · Jpn. J. Appl. Phys. · 2003 · 42 · 447310.1143/JJAP.42.4473 ↗
32. Guo D. · J. Appl. Phys. · 2006 · 99 · 09450210.1063/1.2193055 ↗
33. Iannotta S. · J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. · 2003 · 41 · 250110.1002/polb.10644 ↗
34. Meyer zu Heringdorf F. J. · Nature · 2001 · 412 · 51710.1038/35087532 ↗
35. Ruiz R. · Phys. Rev. Lett. · 2003 · 91 · 13610210.1103/PhysRevLett.91.136102 ↗
36. Amassian A. · J. Mater. Chem. · 2009 · 19 · 558010.1039/b907947e ↗
37. da Silvo Filho, D. A.; Olivier, Y.; Coropceanu, V.; Brédas, J.L.; Cornil, J.InOrganic Field-Effect Transistors;Bao, Z.; Locklin, J. J., Eds.CRC Press:Boca Raton, FL, 2007; p1.
38. Huang P. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 2008 · 59 · 26110.1146/annurev.physchem.59.032607.093528 ↗
39. Head-Gordon M. · J. Phys.: Conf. Ser. · 2005 · 16
40. Saad Y. · SIAM Rev. · 2010 · 52 · 310.1137/060651653 ↗
41. Car R. · 2005
42. VASP is an acronym for the Vienna Ab-initio Simulation Package. Information on this commercial code for ab initio Molecular Dynamics simulations can be found athttp://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/, accessed on October 15, 2010.
43. Gaussian is a roughly 40-year-old ab initio code developed initially by Pople that is commercially available. Information on this package can be found athttp://www.gaussian.com/, accessed on October 15, 2010.
44. de Jong W. A. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2010 · 12 · 689610.1039/c002859b ↗
45. Elstner M. · Phys. Rev. B · 1998 · 58 · 726010.1103/PhysRevB.58.7260 ↗
46. Elstner M. · Phys. Status Solidi · 2000 · 217 · 35710.1002/(SICI)1521-3951(200001)217:1<357::AID-PSSB357>3.0.CO;2-J ↗
47. Zonias N. · J. Phys.: Cond. Matter · 2010 · 22 · 025303
48. Pecchia A. · SPIE Proc. · 2003 · 5219 · 2510.1117/12.507121 ↗
49. Møller C. · Phys. Rev. · 1934 · 46 · 6110.1103/PhysRev.46.618 ↗
50. Kohn W. · Phys. Rev. · 1965 · 140 · A113310.1103/PhysRev.140.A1133 ↗
51. Jones R. O. · 2006 · 31
52. Head-Gordon M. · Chem. Phys. Lett. · 1988 · 153 · 50310.1016/0009-2614(88)85250-3 ↗
53. Frisch M. J. · Chem. Phys. Lett. · 1990 · 166 · 28110.1016/0009-2614(90)80030-H ↗
54. Frisch M. J. · Chem. Phys. Lett. · 1990 · 166 · 27510.1016/0009-2614(90)80029-D ↗
55. Sæbø S. · Chem. Phys. Lett. · 1989 · 154 · 8310.1016/0009-2614(89)87442-1 ↗
56. Becke A. D. · J. Chem. Phys. · 1993 · 98 · 564810.1063/1.464913 ↗
57. Lee C. · Phys. Rev. B · 1988 · 37 · 78510.1103/PhysRevB.37.785 ↗
58. Vosko S. H. · Can. J. Phys. · 1980 · 58 · 120010.1139/p80-159 ↗
59. Stephens P. J. · J. Phys. Chem. · 1994 · 98 · 1162310.1021/j100096a001 ↗
60. Perdew J. P. · Phys. Rev. Lett. · 1996 · 77 · 386510.1103/PhysRevLett.77.3865 ↗
61. Errata Phys. Rev. Lett. · 1997 · 78 · 1396
62. Adamo C. · J. Chem. Phys. · 1999 · 110 · 615810.1063/1.478522 ↗
63. Tsetseris L. · Eur. Phys. J. Appl. Phys. · 2009 · 46 · 110.1051/epjap/2009031 ↗
64. Silinsh E. A. · 198010.1007/978-3-642-81464-8 ↗
65. Lany S. · Phys. Rev. B · 2008 · 78 · 23510410.1103/PhysRevB.78.235104 ↗
66. Zhao Y. · Theor. Chem. Acc. · 2008 · 120 · 21510.1007/s00214-007-0310-x ↗
67. Wodrich M. D. · Org. Lett. · 2007 · 9 · 185110.1021/ol070354w ↗
68. Marom N. · J. Chem. Theory Comput. · 2010 · 6 · 8110.1021/ct900410j ↗
69. Tkatchenko A. · Phys. Rev. Lett. · 2009 · 102 · 07300510.1103/PhysRevLett.102.073005 ↗
70. Dion M. · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 92 · 24640110.1103/PhysRevLett.92.246401 ↗
71. Tkatchenko A. · MRS Bull. · 2010 · 35 · 43510.1557/mrs2010.581 ↗
72. Riley K. E. · J. Chem. Theory Comput. · 2007 · 3 · 40710.1021/ct600185a ↗
73. Foresman J. B. · J. Phys. Chem. · 1992 · 96 · 13510.1021/j100180a030 ↗
74. Anderson J. B. · 200710.1093/oso/9780195310108.001.0001 ↗
75. Furche F. · J. Chem. Phys. · 2002 · 117 · 743310.1063/1.1508368 ↗
76. van der Horst J.-W. · J. Chem. Phys. · 2001 · 114 · 695010.1063/1.1356015 ↗
77. Tretiak S. · Phys. Rev. B. · 2005 · 71 · 03320110.1103/PhysRevB.71.033201 ↗
78. Ramasesha S. · Phys. Rev. B. · 1997 · 54 · 759810.1103/PhysRevB.54.7598 ↗
79. Hachmann J. · J. Chem. Phys. · 2007 · 127 · 13430910.1063/1.2768362 ↗
80. Dorando J. J. · J. Chem. Phys. · 2007 · 127 · 08410910.1063/1.2768360 ↗
81. Allen, M. P.; Tildesley, D. J.Computer Simulation of Liquids;Oxford University Press:New York, 1988.
82. Verlet L. · Phys. Rev. · 1967 · 159 · 9810.1103/PhysRev.159.98 ↗
83. Phys. Rev. · 1967 · 165 · 201
84. Beeman D. · J. Comput. Phys. · 1976 · 20 · 1310.1016/0021-9991(76)90059-0 ↗
85. Haile J. M. · 1992
86. Rapaport D. C. · 2004
87. Frenkel D. · 2002
88. Dougherty D. B. · Phys. Rev. B · 2008 · 77 · 07341410.1103/PhysRevB.77.073414 ↗
89. Voter A. F. · Ann. Rev. Mater. Res. · 2002 · 32 · 32110.1146/annurev.matsci.32.112601.141541 ↗
90. Montalenti F. · J. Chem. Phys. · 2002 · 116 · 481910.1063/1.1449865 ↗
91. Fichthorn K. A. · J. Phys.: Condens. Matter · 2009 · 21 · 084212
92. Best observed from their Web sitehttp://www.cse.scitech.ac.uk/ccg/software/DL_POLY/
93. Ponder, J. W.Tinker−Software Tools for Molecular Design;Washington University:St. Louis, MO, 2004; described in detail athttp://dasher.wustl.edu/tinker/
94. Allinger N. L. · J. Am. Chem. Soc. · 1989 · 111 · 855110.1021/ja00205a001 ↗
95. Lii J. H. · J. Am. Chem. Soc. · 1989 · 111 · 856610.1021/ja00205a002 ↗
96. Lii J. H. · J. Am. Chem. Soc. · 1989 · 111 · 857610.1021/ja00205a003 ↗
97. Tai J. C. · J. Comput. Chem. · 1988 · 19 · 47510.1002/(SICI)1096-987X(19980415)19:5<475::AID-JCC1>3.0.CO;2-J ↗
98. Goose J. E. · Phys. Rev. B · 2010 · 81 · 20531010.1103/PhysRevB.81.205310 ↗
99. Goose J. E. · J. Phys. Chem. · 2009 · 130 · 12470110.1063/1.3088835 ↗
100. Cantrell R. A. · Surf. Sci. · 2008 · 602 · 349910.1016/j.susc.2008.09.027 ↗