We report on real-time scattering investigations of growth of thin films of Perfluoropentacene (PFP) and its dependence on the substrate temperature, ranging between 120°C and 60°C. All films were grown up to 50 nm on silicon oxide. We find that along with the known thin-film phase, there is also a coexisting molecular arrangement with a unit cell twice the size with respect to the long axis. Furthermore, we observe that even at temperatures as low as 20°C PFP shows a high degree of crystallinity in the out-of-plane direction. The growth of PFP is characterized by a two-stage process, where the molecular lattice experiences a much stronger in-plane relaxation in the thickness regime 019nm compared to the thickness regime 1950nm, which can be probed only by insitu real-time scattering measurements.

1.
F.
Yang
,
M.
Shtein
, and
S. R.
Forrest
,
Nature Mater.
4
,
37
(
2005
).
2.
A.
Hinderhofer
and
F.
Schreiber
,
ChemPhysChem
13
,
628
(
2012
).
3.
J. E.
Anthony
,
A.
Facchetti
,
M.
Heeney
,
S. R.
Marder
, and
X.
Zhan
,
Adv. Mater.
22
,
3876
(
2010
).
4.
T.
Breuer
,
M. A.
Celik
,
P.
Jakob
,
R.
Tonner
, and
G.
Witte
,
J. Phys. Chem. C
116
,
14491
(
2012
).
5.
L.
Huang
,
D.
Rocca
,
S.
Baroni
,
K. E.
Gubbins
, and
M. B.
Nardelli
,
J. Chem. Phys.
130
,
194701
(
2009
).
6.
N. G.
Martinelli
,
Y.
Olivier
,
S.
Athanasopoulos
,
M. -C. R.
Delgado
,
K. R.
Pigg
,
D. A.
da Silva Filho
,
R. S.
Sánchez-Carrera
,
E.
Venuti
,
R. G. D.
Valle
,
J.-L.
Brédas
,
D.
Beljonne
, and
J.
Cornil
,
ChemPhysChem
10
,
2265
(
2009
).
7.
I.
Salzmann
,
S.
Duhm
,
G.
Heimel
,
M.
Oehzelt
,
R.
Kniprath
,
R. L.
Johnson
,
J. P.
Rabe
, and
N.
Koch
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
12870
(
2008
).
8.
J.-Z.
Wang
,
J. T.
Sadowski
,
Z.-H.
Xiong
,
Y.
Fujikawa
,
Q. K.
Xue
, and
T.
Sakurai
,
Nanotechnology
20
,
095704
(
2009
).
9.
F.
Anger
,
J. O.
Ossó
,
U.
Heinemeyer
,
K.
Broch
,
R.
Scholz
,
A.
Gerlach
, and
F.
Schreiber
,
J. Chem. Phys.
136
,
054701
(
2012
).
10.
K.
Broch
,
U.
Heinemeyer
,
A.
Hinderhofer
,
F.
Anger
,
R.
Scholz
,
A.
Gerlach
, and
F.
Schreiber
,
Phys. Rev. B
83
,
245307
(
2011
).
11.
F.
Babudri
,
G. M.
Farinola
,
F.
Naso
, and
R.
Ragni
,
Chem. Commun.
2007
,
1003
.
12.
S.
Duhm
,
I.
Salzmann
,
G.
Heimel
,
M.
Oehzelt
,
A.
Haase
,
R. L.
Johnson
,
J. P.
Rabe
, and
N.
Koch
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
033304
(
2009
).
13.
S.
Duhm
,
S.
Hosoumi
,
I.
Salzmann
,
A.
Gerlach
,
M.
Oehzelt
,
B.
Wedl
,
T.-L.
Lee
,
F.
Schreiber
,
N.
Koch
,
N.
Ueno
, and
S.
Kera
,
Phys. Rev. B
81
,
045418
(
2010
).
14.
N.
Koch
,
A.
Vollmer
,
S.
Duhm
,
Y.
Sakamoto
, and
T.
Suzuki
,
Adv. Mater.
19
,
112
(
2007
).
15.
B. M.
Medina
,
D.
Beljonne
,
H.-J.
Egelhaaf
, and
J.
Gierschner
,
J. Chem. Phys.
126
,
111101
(
2007
).
16.
S. L.
Wong
,
H.
Huang
,
Y. L.
Huang
,
Y. Z.
Wang
,
X. Y.
Gao
,
T.
Suzuki
,
W.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
J. Phys. Chem. C
114
,
9356
(
2010
).
17.
D. G.
de Oteyza
,
Y.
Wakayama
,
X.
Liu
,
W.
Yang
,
P. L.
Cook
,
F. J.
Himpsel
, and
J. E.
Ortega
,
Chem. Phys. Lett.
490
,
54
(
2010
).
18.
A.
Hinderhofer
,
A.
Gerlach
,
S.
Kowarik
,
F.
Zontone
,
J.
Krug
, and
F.
Schreiber
,
Europhys. Lett.
91
,
56002
(
2010
).
19.
A.
Hinderhofer
,
T.
Hosokai
,
C.
Frank
,
J.
Novák
,
A.
Gerlach
, and
F.
Schreiber
,
J. Phys. Chem. C
115
,
16155
(
2011
).
20.
A.
Hinderhofer
,
C.
Frank
,
T.
Hosokai
,
A.
Resta
,
A.
Gerlach
, and
F.
Schreiber
,
J. Chem. Phys.
134
,
104702
(
2011
).
21.
J. P.
Reinhardt
,
A.
Hinderhofer
,
K.
Broch
,
U.
Heinemeyer
,
S.
Kowarik
,
A.
Vorobiev
,
A.
Gerlach
, and
F.
Schreiber
,
J. Phys. Chem. C
116
,
10917
(
2012
).
22.
A.
Hinderhofer
,
U.
Heinemeyer
,
A.
Gerlach
,
S.
Kowarik
,
R. M. J.
Jacobs
,
Y.
Sakamoto
,
T.
Suzuki
, and
F.
Schreiber
,
J. Chem. Phys.
127
,
194705
(
2007
).
23.
Y.
Sakamoto
,
T.
Suzuki
,
M.
Kobayashi
,
Y.
Gao
,
Y.
Fukai
,
Y.
Inoue
,
F.
Sato
, and
S.
Tokito
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
8138
(
2004
).
24.
M. C. R.
Delgado
,
K. R.
Pigg
,
D. A.
da Silva Filho
,
N. E.
Gruhn
,
Y.
Sakamoto
,
T.
Suzuki
,
R. M.
Osuna
,
J.
Casado
,
V.
Hernández
,
J. T. L.
Navarrete
,
N. G.
Martinelli
,
J.
Cornil
,
R. S.
Sánchez-Carrera
,
V.
Coropceanu
, and
J.-L.
Brédas
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
1502
(
2009
).
25.
Y.
Inoue
,
Y.
Sakamoto
,
T.
Suzuki
,
M.
Kobayashi
,
Y.
Gao
, and
S.
Tokito
,
Jpn. J. Appl. Phys.
44
,
3663
(
2005
).
26.
Y.
Sakamoto
,
T.
Suzuki
,
M.
Kobayashi
,
Y.
Gao
,
Y.
Inoue
, and
S.
Tokito
,
Mol. Cryst. Liq. Cryst.
444
,
225
(
2006
).
27.
S.
Kowarik
,
A.
Gerlach
,
A.
Hinderhofer
,
S.
Milita
,
F.
Borgatti
,
F.
Zontone
,
T.
Suzuki
,
F.
Biscarini
, and
F.
Schreiber
,
Phys. Status Solidi (RRL)
2
,
120
(
2008
).
28.
A. R.
Woll
,
T. V.
Desai
, and
J. R.
Engstrom
,
Phys. Rev. B
84
,
075479
(
2011
).
29.
T. V.
Desai
,
A. R.
Woll
,
F.
Schreiber
, and
J. R.
Engstrom
,
J. Phys. Chem. C
114
,
20120
(
2010
).
30.
J.
Götzen
,
C. H.
Schwalb
,
C.
Schmidt
,
G.
Mette
,
M.
Marks
,
U.
Höfer
, and
G.
Witte
,
Langmuir
27
,
993
(
2011
).
31.
K.
Fujii
,
C.
Himcinschi
,
M.
Toader
,
S.
Kera
,
D. R. T.
Zahn
, and
N.
Ueno
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
174
,
65
(
2009
).
32.
T.
Breuer
and
G.
Witte
,
Phys. Rev. B
83
,
155428
(
2011
).
33.
T.
Breuer
,
I.
Salzmann
,
J.
Götzen
,
M.
Oehzelt
,
A.
Morherr
,
N.
Koch
, and
G.
Witte
,
Cryst. Growth Des.
11
,
4996
(
2011
).
34.
B.
Krause
,
F.
Schreiber
,
H.
Dosch
,
A.
Pimpinelli
, and
O. H.
Seeck
,
Europhys. Lett.
65
,
372
(
2004
).
35.
A. K.
Tripathi
and
J.
Pflaum
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
082103
(
2006
).
36.
G.
Witte
and
C.
Wöll
,
J. Mater. Res.
19
,
1889
(
2004
).
37.
F.
Schreiber
,
Phys. Status Solidi A
201
,
1037
(
2004
).
39.
U.
Heinemeyer
,
K.
Broch
,
A.
Hinderhofer
,
M.
Kytka
,
R.
Scholz
,
A.
Gerlach
, and
F.
Schreiber
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
257401
(
2010
).
40.
F.
Liscio
,
C.
Albonetti
,
K.
Broch
,
A.
Shehu
,
S. D.
Quiroga
,
L.
Ferlauto
,
C.
Frank
,
S.
Kowarik
,
R.
Nervo
,
A.
Gerlach
,
S.
Milita
,
F.
Schreiber
, and
F.
Biscarini
,
ACS Nano
7
,
1257
(
2013
).
41.
R.
Ruiz
,
A. C.
Mayer
,
G. G.
Malliaras
,
B.
Nickel
,
G.
Scoles
,
A.
Kazimirov
,
H.
Kim
,
R. L.
Headrick
, and
Z.
Islam
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
4926
(
2004
).
42.
B.
Krause
,
A. C.
Dürr
,
K.
Ritley
,
F.
Schreiber
,
H.
Dosch
, and
D.
Smilgies
,
Phys. Rev. B
66
,
235404
(
2002
).
43.
P.
Fenter
,
F.
Schreiber
,
L.
Zhou
,
P.
Eisenberger
, and
S. R.
Forrest
,
Phys. Rev. B
56
,
3046
(
1997
).
44.
L.
Kilian
,
E.
Umbach
, and
M.
Sokolowski
,
Surf. Sci.
573
,
359
(
2004
).
45.
K. O.
Lee
and
T. T.
Gan
,
Chem. Phys. Lett.
51
,
120
(
1977
).
46.
K. A.
Ritley
,
B.
Krause
,
F.
Schreiber
, and
H.
Dosch
,
Rev. Sci. Instrum.
72
,
1453
(
2001
).
47.
D.
Nečas
and
P.
Klapetek
,
Cent. Eur. J. Phys.
10
,
181
(
2012
).
48.
I.
Salzmann
,
S.
Duhm
,
G.
Heimel
,
J. P.
Rabe
,
N.
Koch
,
M.
Oehzelt
,
Y.
Sakamoto
, and
T.
Suzuki
,
Langmuir
24
,
7294
(
2008
).
49.
K. N.
Baker
,
A. V.
Fratini
,
T.
Resch
,
H. C.
Knachel
,
W. W.
Adams
,
E. P.
Socci
, and
B. L.
Farmer
,
Polymer
34
,
1571
(
1993
).
50.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4816320 for the (h11) and (h13) CTRs of PFP films grown at −20 °C and 60 °C.
51.
A.
Aufderheide
,
K.
Broch
,
J.
Novák
,
A.
Hinderhofer
,
R.
Nervo
,
A.
Gerlach
,
R.
Banerjee
, and
F.
Schreiber
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
156102
(
2012
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.