使用极化FTIR光谱法对有机薄膜的表征

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氧化物和有机材料的薄膜是电池技术，传感器和光电子中各种纳米材料和亚博网站下载设备的组成部分。

目前，关于基于氧化物，有机（聚合物或小分子）和金属薄膜的薄膜发展的研究有很大的转变。测量一些纳米或单个分亚博网站下载子厚度的薄膜材料可以显示出令人兴奋的电子特性，从而可以开发新技术。通常，这些特性与聚合物骨架的异常排列有关，最终与薄膜纳米结构内的光学过渡偶极子有关。

有机薄膜生长的最大生长领域之一是光电子，其中包括无机半导体，例如III-V或硅化合物，以及铁电氧化物和低成本的“塑性”有机半导体。在该关键区域中的典型应用包括传感器，光倍力，光电二极管和太阳能电池（能量收集），光晶体管，电荷耦合成像设备，新型激光器和低能照明。

确定薄膜的特性

必须对各种材料的沉积薄膜进行表征和分析，以确定其目的以及其化学和电子性质亚博网站下载的适当性。表面振动光谱被认为是获取有关固体表面上吸附分子结构及其公开键合特征的直接数据的最强大工具之一。

红外反射吸收FTIR光谱法（IRRA）可以在相对较高的压力情况下处理，并已成为进行真实表面研究的重要工具。极化调制（PM）方法已用于提高IRRAS的灵敏度。这意味着PM-IRRAS FTIR对于吸收气态培养基的金属表面上的吸附物的高敏性检测至关重要。

这种方法使观察到弱地表面吸附的物种和亚稳态反应中间体是可能的，当气态分子存在于房间和高温下时，它们会继续。这可以确定膜的化学特性，并表明形成反应。PM-IRRAS FTIR是用于分析纳米尺度薄膜的出色技术。通过这种技术，用户可以获得大约2 nm厚的膜的FTIR光谱，并推断出分子取向。

极化调制如何增强FT-IR

极化调制 - 射入反射吸附光谱（PM -IRRAS）技术可用于获取薄聚合物膜的反射光谱，并自发排列的单层装饰在铬，银和金等金属上。

通过光弹性调制FTIR束极化和实时采样方法，以在每个调制周期中从红外信号测量结果中产生平均和差分FTIR干涉图，从而获得了差异PM-FTIR反射光谱。在金属表面之后使用无极化的光学元件，用户可以获得真实的表面红外差分反射率。该方法具有高表面敏感性以及表面选择规则的好处，其中吸附在金属颗粒上的分子光谱中缺少许多红外吸收带。yabo214

此外，极化调制消除了来自环境因素（例如CO）的背景信号₂和水蒸气。因此，不需要保护气体气氛或FTIR光谱仪的光学部分要在真空中进行。由于水面高度的变化或光源强度的变化不会干扰最终频谱，因此也可能进行更长的测量时间。

为什么必须两极分化？

IRRAS技术取决于入射角，底物和薄膜的光学常数以及入射IR辐射的极化。光弹性调制器会产生偏振光的交替线性状态，即所谓的辐射的S和p分量，其中S是指垂直极化辐射，P表示平行极化辐射。

一个典型的设置包括两线网格线性极化器（例如，从Specac中的偏振滤镜）创建交叉分析仪设置，PEM进一步调节偏振态，以及光学样本在光的偏振中引入修改。PEM工作频率的第二个和基本谐波的最终检测到的强度取决于样品引入的旋转和椭圆度。

垂直成分S的相变为S，没有对入射角变化的主要依赖性，因为对于所有入射角的垂直成分S的相变为近180°，IR的净振幅为180°平行于底物表面的辐射为零。相反，平行分量P的相变很大取决于入射角。

P偏振分量的最大值在88°时经历，导致净组合振幅几乎是入射辐射的两倍。此功能提供了吸附的表面物种的改进的差异反射光谱，即薄膜。

极化调制过滤器

PM-IRRAS FT-IR实验需要极化滤波器，尽管红外辐射的极化状态，滤波器的透射率保持恒定，并且光学吞吐量也很高。特定的偏光滤波器允许具有高分辨率的功率，从而使振动频带非常近，尤其是在短波长下。

来自特定的红外极化器

特定网格极化器最好是因为它们具有高的传输效率，高度极化：> 99.9％，宽波长范围（20 µm至10 mm），较高的分辨率和无光束分散或偏差。

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参考和进一步阅读

1. T. Buffeteau，B。Desbat和J. M. Turlet，“表面和超薄膜的极化调制FT-IR光谱：实验程序和定量分析”，Appl。光谱。45，380-389（1991）
2. 芭芭拉·J·巴纳（Barbara J.化学1991，63，55-60 55
3. Aritada Hatta，Toshimasa Wadayama等人，一种极化调制红外反射，用于研究金属和半导体表面上的薄膜，分析科学，1985年12月，第1卷。亚博老虎机网登录1，403

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