Работа в 2020 году была посвящена формированию поверхностей 2D полупроводников на основе Si и бинарных полупроводников CdS и ZnO, формированию молекулярных структур на основе малых сопряженных молекул и олигомеров на этих поверхностях и установлению структуры поверхности, атомного состава сформированных материалов. В качестве молекулярных структур исследовали тонкие и ультратонкие пленки на основе малых сопряженных молекул 4-кватерфенила (4Q), фталоцианина меди (CuPc) и тиофен-фенилен соолигомеров (ТФСО) с электронейтральными и электронакцепторными (фторосодержащими) функциональными группами на поверхности двумерных (2D) полупроводников. При формировании покрытия Ag(111) толщиной в диапазоне 25-45 Ангстрем на поверхности W(110) формируется двухдоменная пленка Ag. Такую толщину следует считать оптимальной для дальнейшего синтеза силицена. В результате исследований методом микроскопии атомных сил (AFM) установлено, что 2D слои CdS и ZnO создают сплошное покрытие на участках, размером 2 микрон x 2 микрон и более. Шероховатость поверхности составила 2 нм, размер зерен в плоскости поверхности составил от 50 нм до 200 нм. В результате AFM диагностики структуры поверхности исследованных органических пленок 4Q, CuPc и ТФСО в большинстве случаев обнаружено формирование сплошного либо почти сплошного покрытия подложки с полнотой заполнения поверхности подложки более 80%. Согласно измерениям рентгеновский фотоэлектронный спектроскопии (XPS) установлено, что атомный состав органических пленок 4Q, CuPc и ТФСО достаточно хорошо соответствует их химическим формулам. При этом в составе пленок наблюдается 15-25 % превышение относительных концентраций углерода, что целесообразно связать с адсорбцией примесей из воздуха.
Работа в 2021 году была посвящена экспериментальному установлению особенностей электронных энергетических характеристик валентной зоны и зоны вакантных состояний (зоны проводимости) при формировании пограничной области между молекулярными структурами на основе силицена, 4Q, CuPc и ТФСО с электронейтральными и электронакцепторными (фторосодержащими) функциональными группами и выбранными поверхностями 2D полупроводников, CdS и ZnO, сформированных методом ALD (молекулярного наслаивания). Для сформированной поверхности Si/Ag(111)/W(110) проведены исследования методом УФЭС (UPS с угловым разрешением, или ARPES). В области 0-5,6 эВ отчетливо видно параболическое Пи-состояние, с вершиной в точке Г при энергии связи 5,6 эВ. При исследованиях пограничного потенциального барьера установлено снижение значений работы выхода на 0.2-0.3 эВ в процессе термического осаждения пленок 4Q на поверхности CdS и ZnO, в отличие от того, что при осаждении пленки 4Q на поверхность окисленного кремния обнаружено повышение значений работы выхода 0.3 эВ. Установлены закономерности формирования потенциального барьера при осаждении пленок ТФСО: (СH3−PTTP−CH3 и СF3-PTTP-СF3) на поверхности CdS и ZnO. В ходе исследований методом СПТ энергетических характеристик зон вакантных электронных состояний установлено энергетическое положение основных максимумов незаполненных электронных состояний ультратонких пленок 4Q, CuPc и ТФСО на поверхностях CdS и ZnO, сформированных методом ALD, и окисленного кремния в энергетическом диапазоне от 5 eV до 20 eV выше EF. Максимумы пленок ТФСО, содержащие группы −CF3, сдвинуты на 1 эВ в сторону меньших энергий, по сравнению с максимумами пленок, содержащих −CH3 группы.
Работа в 2022 году была посвящена установлению электронных характеристик модельных органических полупроводниковых материалов на основе 4Q, CuPc и ТФСО расчетными методами на основе DFT в комплексе с установлением методом СПТ экспериментальных DOUS пленок 4Q, CuPc и ТФСО на поверхности послойно выращенных 2D полупроводников CdS и ZnO. В результате расчетов путем минимизации полной энергии установлена оптимизированная структура исследованных молекул и пространственное распределение HOMO, LUMO орбиталей и орбиталей, формирующих максимумы DOUS в зоне проводимости. Установлены Pi* и Sigma* характер максимумов DOUS на основе теоретически рассчитанных форм пространственного распределения орбиталей. Для пленок 4Q низкоэнергетический максимум DOUS, расположенный при энергиях от 4 эВ до 8 эВ, имеет Pi* природу, а при больших энергиях расположены преимущественно Sigma* максимумы. В случае пленок пленок ТФСО и CuPc низкоэнергетические максимумы DOUS при энергиях менее 10.5 эВ относительно EF демонстрируют Pi* природу, а при больших энергиях обнаружены Sigma* максимумы. DOUS, построенная на основе экспериментальных данных СПТ совпадает для случаев двух исследованных подложек (SiO2)n-Si и послойно выращенных 2D полупроводников CdS и ZnO. Положение экспериментальных пиков DOUS подтверждается результатами расчетов. Модификация молекул ТФСО и CuPc путем фторирования приводит к стабилизации HOMO и LUMO энергетических под-зон и сдвигу Pi* пиков DOUS на 1-2 эВ в сторону меньших энергий электронов.