Characterization of Transparent Conducting Oxide Surfaces Using Self-Assembled Electroactive Monolayers
Source abstract
Abstract
The electronic properties of various transparent conducting oxide (TCO) surfaces are probed electrochemically via self-assembled monolayers (SAMs). A novel graftable probe molecule having a tethered trichlorosilyl group and a redox-active ferrocenyl functionality (Fc(CH2) 4SiCl3) is synthesized for this purpose. This molecule can be self-assembled via covalent bonds to form monolayers on various TCO surfaces. On as-received ITO, saturation coverage of 6.6 x 10(-10) mol/cm2 by a close-packed monolayer and an electron-transfer rate of 6.65 s(-1) is achieved after 9 h of chemisorption, as determined by cyclic voltammetry (CV) and synchrotron X-ray reflectivity. With this molecular probe, it is found that O2 plasma-treated ITO has a significantly greater electroactive coverage of 7.9 x 10 (-10) mol/cm2 than as-received ITO. CV studies of this redox SAM on five different TCO surfaces reveal that MOCVD-derived CdO exhibits the greatest electroactive coverage (8.1 x 10(-10) mol/cm2) and MOCVD-derived ZITO (ZnIn2.0Sn1.5O) exhibits the highest electron transfer rate (7.12 s(-1)).
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Research context
OpenAlex topics: Molecular Junctions and Nanostructures · Quantum Dots Synthesis And Properties · Conducting polymers and applications
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Affiliations
Department of Chemistry and the Materials Research Center, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208, and Department of Physics and Astronomy and the Materials Research Center, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208
References (100+)
Show source-provided references
1. Kiriakidis G. · Eds. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Proc. · 2007 · 89 · 110.1007/s00339-007-4039-0 ↗
2. Baraton M.-J. · Thin Solid Films · 2007 · 515 · 1
3. Puetz J. · Metalloberflaeche · 2007 · 61 · 38
4. Fortunato E. · MRS Bull. · 2007 · 32 · 24210.1557/mrs2007.29 ↗
5. Granqvist C. G. · Sol. Energy Mater. Sol. Cells · 2007 · 91 · 152910.1016/j.solmat.2007.04.031 ↗
6. Shen S. · Phys. Stat. Sol. A: Appl. Mater. Sci. · 2006 · 203 · 189110.1002/pssa.200521479 ↗
7. Granqvist C. G. · Thin Solid Films · 2002 · 411 · 110.1016/S0040-6090(02)00163-3 ↗
8. Hosono H. · Vacuum · 2002 · 66 · 41910.1016/S0042-207X(02)00165-3 ↗
9. Freeman A. J. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 4510.1557/mrs2000.150 ↗
10. Minami T. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 3810.1557/mrs2000.149 ↗
11. Gordon R. G. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 5210.1557/mrs2000.151 ↗
12. Lewis B. G. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 2210.1557/mrs2000.147 ↗
13. Kawazoe H. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 2810.1557/mrs2000.148 ↗
14. Coutts T. J. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 5810.1557/mrs2000.152 ↗
15. Ohta H. · Materials. Today · 2004 · 7 · 4210.1016/S1369-7021(04)00288-3 ↗
16. Granqvist C. G. · Adv. Mater. · 2003 · 15 · 178910.1002/adma.200300378 ↗
17. Kawamura K. · Eur. Pat. Appl. EP · 2003 · 2003:4983
18. Mason T. O. · Thin Solid Films · 2002 · 411 · 10610.1016/S0040-6090(02)00197-9 ↗
19. Wu X. · Proc. NCPV Program Rev. Meet., Lakewood, CO · 2001 · 47
20. Ginley D. S. · MRS Bull. · 2000 · 25 · 1510.1557/mrs2000.256 ↗
21. Coutts T. J. · Electrochem. Soc. Proc. · 1999 · 274
22. Kim J. S. · Chem. Phys. Lett. · 1999 · 315 · 30710.1016/S0009-2614(99)01233-6 ↗
23. Kim J. S. · Synth. Met. · 1999 · 101 · 11110.1016/S0379-6779(98)01127-8 ↗
24. Kim H. · J. Appl. Phys. · 1999 · 86 · 645110.1063/1.371708 ↗
25. Mason M. G. · J. Appl. Phys. · 1999 · 86 · 168810.1063/1.370948 ↗
26. Brabec C. J. · Adv. Funct. Mater. · 2001 · 11 · 1510.1002/1616-3028(200102)11:1<15::AID-ADFM15>3.0.CO;2-A ↗
27. Hatton R. A. · J. Mater. Chem. · 2003 · 13 · 3810.1039/b208169p ↗
28. Bruner E. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 319210.1021/ja012316s ↗
29. Schlatmann A. R. · Appl. Phys. Lett. · 1996 · 69 · 176410.1063/1.117478 ↗
30. Milliron F. J. · J. Appl. Phys. · 2000 · 87 · 57210.1063/1.371901 ↗
31. Wu C. C. · Appl. Phys. Lett. · 1997 · 70 · 134810.1063/1.118575 ↗
32. Nuesch F. · Appl. Phys. Lett. · 1999 · 74 · 88010.1063/1.123397 ↗
33. Le Q. T. · Thin Solid Films · 2000 · 363 · 4210.1016/S0040-6090(99)00979-7 ↗
34. Kim J. S. · J. Appl. Phys. · 1998 · 84 · 685910.1063/1.368981 ↗
35. Karg S. · Synth. Met. · 1996 · 80 · 11110.1016/S0379-6779(96)03690-9 ↗
36. Carter S. A. · Appl. Phys. Lett. · 1997 · 70 · 206710.1063/1.118953 ↗
37. VanderKam S. K. · Langmuir · 1999 · 15 · 659810.1021/la990086d ↗
38. Span A. R. · Langmuir · 2001 · 17 · 94810.1021/la0013392 ↗
39. Purvis K. L. · J. Am. Chem. Soc. · 2000 · 122 · 180810.1021/ja992910q ↗
40. Guo J. · J. Phys. Chem. B · 2005 · 109 · 396610.1021/jp046337v ↗
41. Appleyard S. F. J. · J. Mater. Chem. · 2000 · 10 · 16910.1039/a903708j ↗
42. Cui J. · J. Langmuir · 2002 · 18 · 995810.1021/la020481v ↗
43. Cui J. · Adv. Mater. · 2001 · 13 · 147610.1002/1521-4095(200110)13:19<1476::AID-ADMA1476>3.0.CO;2-Y ↗
44. Malinsky J. E. · Adv. Mater. · 1999 · 11 · 22710.1002/(SICI)1521-4095(199903)11:3<227::AID-ADMA227>3.0.CO;2-3 ↗
45. Li W. · Adv. Mater. · 1999 · 11 · 73010.1002/(SICI)1521-4095(199906)11:9<730::AID-ADMA730>3.0.CO;2-T ↗
46. Huang Q. · J. Appl. Phys. · 2007 · 101 · 093101/01
47. Huang Q. · Chem. Mater. · 2006 · 18 · 243110.1021/cm0604918 ↗
48. Veinot J. G. C. · Acc. Chem. Res. · 2005 · 38 · 63210.1021/ar030210r ↗
49. Huang Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1022710.1021/ja051077w ↗
50. Huang Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 1470410.1021/ja037174b ↗
51. Dunphy D. R. · Anal. Chem. · 1997 · 69 · 308610.1021/ac961272g ↗
52. Bradshaw J. T. · Anal. Chem. · 2003 · 75 · 108010.1021/ac026086r ↗
53. Jansseune, T.Compd. Semiconductor Mag.2003.
54. Philips J. M. · Appl. Phys. Lett. · 1994 · 65 · 11510.1063/1.113052 ↗
55. Schlatmann A. R. · Appl. Phys. Lett. · 1996 · 69 · 176410.1063/1.117478 ↗
56. Scott J. C. · J. Appl. Phys. · 1996 · 79 · 274510.1063/1.361096 ↗
57. Marks T. J. · Synth. Met. · 2002 · 127 · 2910.1016/S0379-6779(01)00593-8 ↗
58. Metz A. W. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 847710.1021/ja039232z ↗
59. Asahi R. · Thin Solid Films · 2002 · 411 · 10110.1016/S0040-6090(02)00196-7 ↗
60. Wang A. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2001 · 98 · 711310.1073/pnas.121188298 ↗
61. Yang Y. · J. Soc. Inf. Display · 2005 · 13 · 38310.1889/1.1927728 ↗
62. Ni J. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 561310.1021/ja044643g ↗
63. Yang Y. · Adv. Mater. · 2004 · 16 · 32110.1002/adma.200305727 ↗
64. Wang L. · Appl. Phys. Lett. · 2005 · 87 · 161107/1
65. Donley, C. L., Dunphy, D. R., Peterson, R. A., Nebesny, K. W., and Armstrong, N. R.InConjugated Polymer and Molecular Interfaces: Science and Technology for Photonic and Optoelectronic Applications;Salaneck, W. R., Seki, K., Kahn, A., and Pireauz, J. J., Eds.Marcel Dekker:New York, 2001; pp269–292
66. Baes, C. F., Jr. and Mesmer, R. E.InThe Hydrolysis of Cations;John Wiley and Sons:New York, 1976; pp319–327, 349–357
67. Brumbach M. · Langmuir · 2007 · 23 · 1108910.1021/la701754u ↗
68. Carter C. · J. Phys. Chem B · 2006 · 110 · 2519110.1021/jp064061g ↗
69. Armstrong N. R. · Thin Solid Films · 2003 · 445 · 34210.1016/j.tsf.2003.08.067 ↗
70. Donley C. · Langmuir · 2002 · 18 · 45010.1021/la011101t ↗
71. Appleyard S. F. J. · J. Mater. Chem. · 2000 · 10 · 16910.1039/a903708j ↗
72. Zuppiroli L. · Eur. Phys. J. B · 1999 · 11 · 50510.1007/s100510050962 ↗
73. Forsythe, E. and Gao, Y.InHandbook of Surfaces and Interfaces of Materials;Nalwa, H. S., Ed.Academic Press:London, 2001; Vol. 1, pp285–32710.1016/B978-012513910-6/50011-6 ↗
74. Goncalves-Conto S. · Adv. Mater. · 1999 · 11 · 11210.1002/(SICI)1521-4095(199902)11:2<112::AID-ADMA112>3.0.CO;2-Z ↗
75. Ishii H. · Adv. Mater. · 1999 · 11 · 60510.1002/(SICI)1521-4095(199906)11:8<605::AID-ADMA605>3.0.CO;2-Q ↗
76. Vuillaume D. · Microelectron. Eng. · 2003 · 70 · 53910.1016/S0167-9317(03)00458-1 ↗
77. Ahles M. · Appl. Phys. Lett. · 2004 · 85 · 449910.1063/1.1818737 ↗
78. Nuzzo R. G. · J. Am. Chem. Soc. · 1983 · 105 · 448110.1021/ja00351a063 ↗
79. Ulman A. · 1991
80. Finklea H. O. · Langmuir · 1993 · 9 · 366010.1021/la00036a050 ↗
81. Laibinis P. E. · J. Am. Chem. Soc. · 1992 · 114 · 199010.1021/ja00032a009 ↗
82. Bain C. D. · Langmuir · 1989 · 5 · 72310.1021/la00087a027 ↗
83. Bent S. F. · ACS Nano · 2007 · 1 · 1010.1021/nn700118k ↗
84. Huck W. T. S. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 275410.1002/anie.200604819 ↗
85. Tao F. · Chem. Rev. · 2007 · 107 · 140810.1021/cr050258d ↗
86. Vericat C. · J. Phys.: Condensed Matter · 2006 · 18 · R867
87. Chidsey C. E. D. · J. Am. Chem. Soc. · 1990 · 112 · 430110.1021/ja00167a028 ↗
88. De Long H. C. · Langmuir · 1990 · 6 · 131910.1021/la00097a022 ↗
89. Murray R. W. · 1992
90. Finklea, H. O.InElectroanalytical Chemistry;Bard, A. J. and Rubinstein, I., Eds.Marcel Dekker:New York, 1996; Vol. 19, p109.
91. Boozer C. · Anal. Chem. · 2004 · 76 · 696710.1021/ac048908l ↗
92. Campuzano S. · Talanta · 2005 · 66 · 131010.1016/j.talanta.2005.01.048 ↗
93. Zamborini F. P. · Langmuir · 1998 · 14 · 64010.1021/la970905z ↗
94. Jennings G. K. · J. Am. Chem. Soc. · 1997 · 119 · 520810.1021/ja962973y ↗
95. Kitagawa K. · Langmuir · 2005 · 21 · 1062410.1021/la050776j ↗
96. Chen J. · Science · 1999 · 286 · 155010.1126/science.286.5444.1550 ↗
97. Andres R. P. · Science · 1996 · 272 · 132310.1126/science.272.5266.1323 ↗
98. Bain C. D. · J. Am. Chem. Soc. · 1989 · 111 · 32110.1021/ja00183a049 ↗
99. Sagiv J. · J. Am. Chem. Soc. · 1980 · 102 · 9210.1021/ja00521a016 ↗
100. Chidsey C. E. D. · Science · 1991 · 261 · 91910.1126/science.251.4996.919 ↗