We demonstrate that the interfacial hole injection barrier Δh between p-type organic materials (i.e., CuPc and pentacene) and Co substrate can be tuned by the insertion of a MoO3 buffer layer. Using ultraviolet photoemission spectroscopy, it was found that the introduction of MoO3 buffer layer effectively reduces the hole injection barrier from 0.8 eV to 0.4 eV for the CuPc/Co interface, and from 1.0 eV to 0.4 eV for the pentacene/Co interface, respectively. In addition, by varying the thickness of the buffer, the tuning effect of Δh is shown to be independent of the thickness of MoO3 interlayer at both CuPc/Co and pentacene/Co interfaces. This Fermi level pinning effect can be explained by the integer charge-transfer model. Therefore, the MoO3 buffer layer has the potential to be applied in p-type organic spin valve devices to improve the device performance via reducing the interfacial hole injection barrier.
REFERENCES
1.
S. A.
Wolf
, D. D.
Awschalom
, R. A.
Buhrman
, J. M.
Daughton
, S.
von Molnár
, M. L.
Roukes
, A. Y.
Chtchelkanova
, and D. M.
Treger
, Science
294
, 1488
(2001
).2.
D. D.
Awschalom
and M. E.
Flatte
, Nat. Phys.
3
, 153
(2007
).3.
V.
Dediu
, M.
Murgia
, F. C.
Matacota
, C.
Taliani
, and S.
Barbanera
, Solid State Commun.
122
, 181
(2002
).4.
Z. H.
Xiong
, D.
Wu
, Z. V.
Vardeny
, and J.
Shi
, Nature
427
, 821
(2004
).5.
V.
Vardeny
, Nature Mater.
8
, 91
(2009
).6.
V. A.
Dediu
, L. E.
Hueso
, I.
Bergenti
, and C.
Taliani
, Nature Mater.
8
, 707
(2009
).7.
S. S.
Pramanik
, C. G.
Stefanita
, S.
Patibandla
, S.
Bandyopadhyay
, K.
Garre
, N.
Harth
, and M.
Cahay
, Nat. Nanotechnol.
2
, 216
(2007
).8.
J. H.
Shim
, K. V.
Raman
, T. S.
Park
, G.
Santos
, X.
Miao
, B.
Satpati
, and J. S.
Moodera
, Phys. Rev. Lett.
100
, 226603
(2008
).9.
G.
Schmidt
, D.
Ferrand
, L. W.
Molenkamp
, A. T.
Filip
, and B. J.
van Wees
, Phys. Rev. B
62
, R4790
(2000
).10.
T. S.
Santos
, J. S.
Lee
, P.
Migdal
, I. C.
Lekshmi
, B.
Satpati
, and J. S.
Moodera
, Phys. Rev. Lett.
98
, 016601
(2007
).11.
M.
Popinciuc
, H. T.
Jonkman
, and B. J.
van Wees
, J. Appl. Phys.
101
, 093701
(2007
).12.
M.
Grobosch
, C.
Schmidt
, W. J. M.
Naber
, W. G.
van der Wiel
, and M.
Knupfer
, Synth. Met.
160
, 238
(2010
).13.
T.
Matsushima
, Y.
Kinoshita
, and H.
Murata
, Appl. Phys. Lett.
91
, 253504
(2007
).14.
H.
You
, Y.
Dai
, Z.
Zhang
, and D.
Ma
, J. Appl. Phys.
101
, 026105
(2007
).15.
C.-W.
Chu
, S.-H.
Li
, C.-W.
Chen
, V.
Shrotriya
, and Y.
Yang
, Appl. Phys. Lett.
87
, 193508
(2005
).16.
D.
Kumaki
, T.
Umeda
, and S.
Tokito
, Appl. Phys. Lett.
92
, 013301
(2008
).17.
M.
Zhang
, Irfan
, H.
Ding
, Y.
Gao
, and C. W.
Tang
, Appl. Phys. Lett.
96
, 183301
(2010
).18.
T.
Hori
, T.
Shibata
, V.
Kittichungchit
, H.
Moritou
, J.
Sakai
, H.
Kubo
, A.
Fujii
, and M.
Ozaki
, Thin Solid Films
518
, 522
(2009
).19.
J.
Meyer
, R.
Khalandovsky
, P.
Görrn
, and A.
Kahn
, Adv. Mater.
23
, 70
(2010
).20.
M.
Kröger
, S.
Hamwi
, J.
Meyer
, T.
Riedl
, W.
Kowalsky
, and A.
Kahn
, Org. Electron.
10
, 932
(2009
).21.
O.
Andreyev
, Yu. M.
Koroteev
, M. S.
Albaneda
, M.
Cinchetti
, G.
Bihlmayer
, E. V.
Chulkov
, J.
Lange
, F.
Steeb
, M.
Bauer
, P. M.
Echenique
, S.
Blüel
, and M.
Aeschlimann
, Phys. Rev. B
74
, 195416
(2006
).22.
M.
Cinchetti
, K.
Heimer
, J. P.
Wustenberg
, O.
Andreyev
, M.
Bauer
, S.
Lach
, C.
Ziegler
, Y.
Gao
, and M.
Aeschlimann
, Nature Mater.
8
, 115
(2009
).23.
F. J.
Wang
, Z. H.
Xiong
, D.
Wu
, J.
Shi
, and Z. V.
Vardeny
, Synth. Met.
155
, 172
(2005
).24.
F. J.
Wang
, C. G.
Yang
, Z. V.
Vardeny
, and X. G.
Li
, Phys. Rev. B
75
, 245324
(2007
).25.
V.
Dediu
, L. E.
Hueso
, I.
Bergenti
, A.
Riminucci
, F.
Borgatti
, P.
Graziosi
, C.
Newby
, F.
Casoli
, M. P.
De Jong
, C.
Taliani
, and Y.
Zhan
, Phys. Rev. B
78
(11
), 115203
(2008
).26.
S. R.
Forrest
, Chem. Rev.
97
, 1793
(1997
).27.
S.
Tanaka
, T.
Hanada
, K.
Ono
, K.
Watanabe
, K.
Yoshino
, and I.
Hiromitsu
, Appl. Phys. Lett
97
, 253306
(2010
).28.
J. R.
Darwent
, P.
Douglas
, A.
Harriman
, G.
Porter
, and M.-C.
Richoux
, Coord. Chem. Rev.
44
, 83
(1982
).29.
N.-N.
Wang
, J.-S.
Yu
, Y.
Zang
, and Y.-D.
Jiang
, Chin. Phys. B
19
, 038602
(2010
).30.
W.-B.
Chen
, H.-F.
Xiang
, Z.-X.
Xu
, B.-P.
Yan
, V. A. L.
Roy
, C.-M.
Che
, and P.-T.
Lai
, Appl. Phys. Lett.
91
, 191109
(2007
).31.
L.
Zhen
, L.
Shang
, M.
Liu
, D.
Tu
, Z.
Ji
, X.
Liu
, G.
Liu
, J.
Liu
, and H.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
93
, 203302
(2008
).32.
H. G.
Kim
, J. S.
Jang
, S.-T.
Hur
, S.-W.
Choi
, S. S.
Kim
, H.
Tada
, H.
Takezoe
, and K.
Ishikawa
, Thin Solid Films
, 519
, 2011
(2011
).33.
H.
Ding
, Y.
Gao
, M.
Cinchetti
, J.-P.
Wustenberg
, M.
Sanchez-Albaneda
, O.
Andreyev
, M.
Bauer
, and M.
Aeschlimann
, Phys. Rev. B
78
, 075311
(2008
).34.
S. F.
Nelson
, Y. Y.
Lin
, D. J.
Gundlach
, and T. N.
Jackson
, Appl. Phys. Lett.
72
(15
), 1854
(1998
).35.
J. H.
Schön
, S.
Berg
, C.
Kloc
, and B.
Batlogg
, Science
287
, 1022
(2000
).36.
T.
Ikegami
, I.
Kawayama
, M.
Tonouchi
, S.
Nakao
, Y.
Yamashita
, and H.
Tada
, Appl. Phys. Lett.
92
, 153304
(2008
).37.
X. J.
Yu
, O.
Wilhelmi
, H. O.
Moser
, S. V.
Vidyarai
, X. Y.
Gao
, A. T. S.
Wee
, T.
Nyunt
, H.
Qian
, and H.
Zheng
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
144–147
, 1031
(2005
).38.
J.
Čechal
, J.
Luksch
, K.
Koňáková
, M.
Urbánek
, and T.
Šikola
, Surf. Sci.
602
, 2693
(2008
).39.
H.
Ishii
, K.
Sugiyama
, E.
Ito
, and K.
Seki
, Adv. Mater.
11
, 605
(1999
).40.
N.
Koch
, J. Phys.: Condens. Matter
20
, 184008
(2008
).41.
A.
Kahn
, N.
Koch
, and W.
Gao
, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys.
41
, 2529
(2003
).42.
Y.-Z.
Wang
, M.
Yang
, D.-C.
Qi
, S.
Chen
, W.
Chen
, A. T. S.
Wee
, and X.-Y.
Gao
, J. Chem. Phys.
134
, 034706
(2011
).43.
H.
Lee
, S. W.
Cho
, K.
Han
, P. E.
Jeon
, C.-N.
Whang
, K.
Jeong
, K.
Cho
, and Y.
Yi
, Appl. Phys. Lett.
93
, 043308
(2008
).44.
K.
Kanai
, K.
Koizumi
, S.
Ouchi
, Y.
Tsukamoto
, K.
Sakanoue
, Y.
Ouchi
, and K.
Seki
, Org. Electron.
11
, 188
(2010
).45.
T.
Toader
, G.
Gavrila
, J.
Ivanco
, W.
Braun
, and D. R. T.
Zahn
, Appl. Surf. Sci.
255
, 6806
(2009
).46.
L.
Lozzi
and S.
Santucci
, J. Chem. Phys.
134
, 114709
(2011
).47.
S.
Braun
, W. R.
Salaneck
, and M.
Fahlman
, Adv. Mater.
21
, 1450
(2009
).48.
M.
Bokdam
, D.
Çakır
, and G.
Brocks
, Appl. Phys. Lett.
98
, 113303
(2011
).49.
M.
Fahlman
, A.
Crispin
, X.
Crispin
, S. K. M.
Henze
, M. P.
de Jong
, W.
Osikowicz
, C.
Tengstedt
, and W. R.
Salaneck
, J. Phys.: Condens. Matter
19
, 183202
(2007
).50.
H.
Peisert
, A.
Petr
, L.
Dunsch
, T.
Chassé
, and M.
Knupfer
, ChemPhysChem
8
, 386
(2007
).51.
M.
Popinciuc
, H. T.
Jonkman
, and B. J.
van Wees
, J. Appl. Phys.
100
, 093714
(2006
).52.
X.
Liu
, Y.
Zhan
, S.
Braun
, F.
Li
, and M.
Fahlman
, Phys. Rev. B
80
, 115401
(2009
).53.
Y.
Shen
, A. R.
Hosseini
, M. H.
Wong
, and G. G.
Malliaras
, ChemPhysChem
5
, 16
(2004
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
