Skip to main content

Characterization of Thin Organic Films with Surface-Sensitive FTIR Spectroscopy

  • Chapter
  • 2261 Accesses

Part of the book series: Springer Series in Surface Sciences ((SSSUR,volume 52))

Abstract

This chapter reviews the role of infrared spectroscopy in characterization of surfaces and interfaces of thin organic films. FTIR spectroscopy is widely utilized in studies of chemical bonds addressing questions concerning organization and orientation of the molecules in those films. In-situ FTIR spectroscopy frequently aids in studies of chemical reactions under a variety of experimental conditions, from high vacuum to aqueous solutions. FTIR spectroscopy can be realized in a multitude of setup geometries sensitive to a small amount of surface adsorbates. Anisotropic film properties can be studied by incorporating polarizing optics in an FTIR setup. FTIR modes of operation discussed in this chapter are Attenuated Total Reflection (ATR), transmission and reflection of the IR radiation through (or from) the sample, Polarization Modulation Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (PM-IRRAS) and Infrared Spectroscopic Ellipsometry (IRSE). Practical considerations related to the sample properties (such as doping or roughness) and to the measurement conditions are discussed.

This is a preview of subscription content, log in via an institution.

Buying options

Chapter
USD   29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD   109.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD   149.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Learn about institutional subscriptions

References

  1. H. Shpaisman, O. Seitz, O. Yaffe, K. Roodenko, L. Scheres, H. Zuilhof, Y.J. Chabal, T. Sueyoshi, S. Kera, N. Ueno, A. Vilan, D. Cahen, Chem. Sci. 3(3), 851 (2012)

    Article  Google Scholar 

  2. T. Vallant, J. Kattner, H. Brunner, U. Mayer, H. Hoffmann, Langmuir 15(16), 5339 (1999)

    Article  Google Scholar 

  3. O. Seitz, T. Böcking, A. Salomon, J.J. Gooding, D. Cahen, Langmuir 22(16), 6915 (2006)

    Article  Google Scholar 

  4. O. Seitz, P.G. Fernandes, R. Tian, N. Karnik, H.-C. Wen, H. Stiegler, R.A. Chapman, E.M. Vogel, Y.J. Chabal, J. Mater. Chem. 21, 4384 (2011)

    Article  Google Scholar 

  5. K. Roodenko, F. Yang, R. Hunger, N. Esser, K. Hinrichs, J. Rappich, Surf. Sci. 604, 1623 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. M. Gensch, K. Roodenko, K. Hinrichs, R. Hunger, A.G. Guell, A. Merson, U. Schade, Y. Shapira, T. Dittrich, J. Rappich, N. Esser, J. Vac. Sci. Technol. B 23(4), 1838 (2005)

    Article  Google Scholar 

  7. D. Tsankov, K. Hinrichs, E.H. Korte, R. Dietel, A. Röseler, Langmuir 18(17), 6559 (2002)

    Article  Google Scholar 

  8. Y.J. Chabal, Physica B 170, 447 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. K. Roodenko, J. Rappich, F. Yang, X. Zhang, N. Esser, K. Hinrichs, Langmuir 25, 1445 (2009)

    Article  Google Scholar 

  10. G. Lu, J.E. Crowell, J. Chem. Phys. 98, 3415 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. Y.J. Chabal, Surf. Sci. 168, 594 (1986)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. K. Choi, J.M. Buriak, Langmuir 16, 7737 (2000)

    Article  Google Scholar 

  13. K. Roodenko, O. Seitz, Y. Gogte, J.-F. Veyan, X.-M. Yan, Y.J. Chabal, J. Phys. Chem. C 114, 22566 (2010)

    Article  Google Scholar 

  14. N.J.. Harrick, Phys. Rev. Lett. 4, 224 (1960)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. J. Fahrenfort, Spectrochim. Acta 17, 698 (1961)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. A.R. Hind, S.K. Bhargava, A. McKinnon, Adv. Colloid Interface Sci. 93, 91 (2001)

    Article  Google Scholar 

  17. T. Buergi, A. Baiker, Adv. Catal. 50, 227 (2006)

    Article  Google Scholar 

  18. J.-M. Andanson, A. Baiker, Chem. Soc. Rev. 39, 4571 (2010)

    Article  Google Scholar 

  19. A.V. Cheruvathur, E.H.G. Langner, J.W. Niemantsverdriet, P.C. Thüne, Langmuir 28, 2643 (2012)

    Article  Google Scholar 

  20. N.J. Harrick, Internal Reflection Spectroscopy, 1st edn. (Interscience, New York, 1967)

    Google Scholar 

  21. F.M. Mirabella Jr. (ed.), Internal Reflection Spectroscopy, 1st edn. (Dekker, New York, 1993)

    Google Scholar 

  22. B.L. Mojet, S.D. Ebbesen, L. Lefferts, Chem. Soc. Rev. 39, 4643 (2010)

    Article  Google Scholar 

  23. H. Schumacher, U. Künzelmann, B. Vasilev, K.-J. Eichhorn, J.W. Bartha, Thin Solid Films 525, 97 (2012)

    Article  Google Scholar 

  24. M. Watanabe, Y. Zhu, H. Uchida, J. Phys. Chem. B 104, 1762 (2000)

    Article  Google Scholar 

  25. H. Miyake, T. Okada, G. Samjeske, M. Osawa, Phys. Chem. Chem. Phys. 10, 3662 (2008)

    Article  Google Scholar 

  26. Z. Liu, A. Rittermeier, M. Becker, K. Kähler, E. Löffler, M. Muhler, Langmuir 27, 4728 (2011)

    Article  Google Scholar 

  27. S. Devouge, J. Conti, A. Goldsztein, E. Gosselin, A. Brans, M. Voue, J. De Coninck, F. Homble, E. Goormaghtigh, J. Marchand-Brynaert, J. Colloid Interface Sci. 332, 408 (2009)

    Article  Google Scholar 

  28. C.M. Pradier, Y.J. Chabal (eds.), Biointerface Characterization by Advanced IR Spectroscopy (Elsevier, Amsterdam, 2011)

    Google Scholar 

  29. J.T. Carneiro, J.A. Moulijn, G. Mul, J. Catal. 273, 199 (2010)

    Article  Google Scholar 

  30. M. Niwano, J. Kageyama, K. Kurita, K. Kinashi, I. Takahashi, N. Miyamoto, J. Appl. Phys. 76, 2157 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. J.C. Knights, R.A. Street, G. Lucovsky, J. Non-Cryst. Solids 35–36, 279 (1980)

    Article  Google Scholar 

  32. G. Lucovsky, Sol. Energy Mater. 8, 165 (1982)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. G. Lucovsky, J. Yang, S.S. Chao, J.E. Tyler, W. Czubatyj, Phys. Rev. B 28, 3225 (1983)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. F. Ozanam, A. Djebri, J.-N. Chazalviel, Electrochim. Acta 41, 687 (1996)

    Article  Google Scholar 

  35. L. Touahir, P. Allongue, D. Aureau, R. Boukherroub, J.-N. Chazalviel, E. Galopin, A.C. Gouget-Laemmel, C. Henry de Villeneuve, A. Moraillon, J. Niedziółka-Jönsson, F. Ozanam, J. Salvador Andresa, S. Sam, I. Solomon, S. Szunerits, Bioelectrochemistry 80, 17 (2010)

    Article  Google Scholar 

  36. S. Sam, L. Touahir, J. Salvador Andresa, P. Allongue, J.-N. Chazalviel, A.C. Gouget-Laemmel, C. Henry de Villeneuve, A. Moraillon, F. Ozanam, N. Gabouze, S. Djebbar, Langmuir 26, 809 (2010)

    Article  Google Scholar 

  37. J.-F. Veyan, D. Aureau, Y. Gogte, P. Campbell, X.-M. Yan, Y.J. Chabal, J. Appl. Phys. 108, 114913 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. Y. Wang, M.-T. Ho, L.V. Goncharova, L.S. Wielunski, S. Rivillon-Amy, Y.J. Chabal, T. Gustafsson, N. Moumen, M. Boleslawski, Chem. Mater. 19, 3127 (2007)

    Article  Google Scholar 

  39. M. Li, M. Dai, Y.J. Chabal, Langmuir 25, 1911 (2009)

    Article  Google Scholar 

  40. M. Dai, Y. Wang, J. Kwon, M.D. Halls, Y.J. Chabal, Nat. Mater. 8, 825 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. J. Kwon, Y.J. Chabal, J. Appl. Phys. 107, 123505 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. D. Aureau, Y. Varin, K. Roodenko, O. Seitz, O. Pluchery, Y.J. Chabal, J. Phys. Chem. C 114, 14180 (2010)

    Article  Google Scholar 

  43. N.A. Lapin, Y.J. Chabal, J. Phys. Chem. B 113, 8776 (2009)

    Article  Google Scholar 

  44. D.J. Michalak, S. Rivillon Amy, D. Aureau, M. Dai, A. Esteve, Y.J. Chabal, Nat. Mater. 9, 266 (2010)

    ADS  Google Scholar 

  45. G.A. Ferguson, D. Aureau, Y. Chabal, K. Raghavachari, J. Phys. Chem. C 114, 17644 (2010)

    Article  Google Scholar 

  46. A. Fidélis, F. Ozanam, J.-N. Chazalviel, Surf. Sci. 444, 7 (2000)

    Article  Google Scholar 

  47. D. Knapp, B.S. Brunschwig, N.S. Lewis, J. Phys. Chem. C 115, 16389 (2011)

    Article  Google Scholar 

  48. D. Aureau, F. Ozanam, P. Allongue, J.-N. Chazalviel, Langmuir 24, 9440 (2008)

    Article  Google Scholar 

  49. V. Humblot, C. Methivier, C.-M. Pradier, Langmuir 22, 3089 (2006)

    Article  Google Scholar 

  50. V.P. Tolstoy, I.V. Chernyshova, V.A. Skryshevsky, Handbook of Infrared Spectroscopy of Ultrathin Films (Wiley-VCH, New York, 2003)

    Book  Google Scholar 

  51. S. Haq, N. Liu, V. Humblot, A.P.J. Hansen, R. Raval, Nat. Chem. 1, 409 (2009)

    Article  Google Scholar 

  52. R.P. Eischens, S.A. Francis, W.A. Pliskin, J. Phys. Chem. 60, 194 (1956)

    Article  Google Scholar 

  53. R.G. Greenler, J. Chem. Phys. 44, 310 (1966)

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. R.G. Greenler, J. Chem. Phys. 50, 1963 (1969)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. J. Pritchard, M.L. Sims, Trans. Faraday Soc. 66, 427 (1970)

    Article  Google Scholar 

  56. R. Raval, Surf. Sci. 331–333, 1 (1995)

    Article  Google Scholar 

  57. H. Brunner, U. Mayer, H. Hoffmann, Appl. Spectrosc. 51, 209 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. D.T. Blaudez, T. Buffeteau, J.C. Cornut, N. Desbat, B. Escafre, M. Pezolet, J.M. Turlet, Appl. Spectrosc. 47, 869 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. M.A. Ramin, G. Le Bourdon, N. Daugey, B. Bennetau, L. Vellutini, T. Buffeteau, Langmuir 27, 6076 (2011)

    Article  Google Scholar 

  60. B.L. Wang, Spectroscopy 12, 30 (1997)

    Google Scholar 

  61. B.J. Barner, M.J. Green, E.I. Saez, R.M. Corn, Anal. Chem. 63, 55 (1991)

    Article  Google Scholar 

  62. A. Cannilas, E. Pascual, B. Drevillon, Rev. Sci. Instrum. 64, 2153 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. L.J.K. Cross, D.K. Hore, Appl. Opt. 51, 5100 (2012)

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. R.T. Graf, F. Eng, J.L. Koenig, H. Ishida, Appl. Spectrosc. 40, 498 (1986)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. H.G. Tompkins, E.A. Irene, Handbook of Ellipsometry (Springer, Heidelberg, 2005)

    Book  Google Scholar 

  66. F. Yang, K. Roodenko, R. Hunger, K. Hinrichs, K. Rademann, J. Rappich, J. Phys. Chem. C 116, 18684 (2012)

    Article  Google Scholar 

  67. F. Yang, R. Hunger, K. Roodenko, K. Hinrichs, K. Rademann, J. Rappich, Langmuir 25, 9313 (2009)

    Article  Google Scholar 

  68. F. Yang, R. Hunger, K. Rademann, J. Rappich, Phys. Status Solidi C 7, 161 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. C.A. Canaria, I.N. Lees, A.W. Wun, G.M. Miskelly, M.J. Sailor, Inorg. Chem. Commun. 5, 560 (2002)

    Article  Google Scholar 

  70. T. Dubois, F. Ozanam, J.-N. Chazalviel, Proc., Electrochem. Soc. 97, 296 (1997)

    Google Scholar 

  71. K. Hinrichs, S.D. Silaghi, C. Cobet, N. Esser, D.R.T. Zahn, Phys. Status Solidi B 242, 2681 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. S. Rivillon, Y.J.. Chabal, J. Phys. IV 132, 195 (2006)

    Google Scholar 

  73. M.J. Kong, S.S. Lee, J. Lyubovitsky, S.F. Bent, Chem. Phys. Lett. 263, 1 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. S. Ciampi, T. Bocking, K.A. Kilian, J.B. Harper, J.J. Gooding, Langmuir 24, 5888 (2008)

    Article  Google Scholar 

  75. S. Fellah, A. Amiar, F. Ozanam, J.-N. Chazalviel, J. Vigneron, A. Etcheberry, M. Stchakovsky, J. Phys. Chem. B 111, 1310 (2007)

    Article  Google Scholar 

  76. F. Tao, Z.H. Wang, Y.H. Lai, G.Q. Xu, J. Am. Chem. Soc. 125, 6687 (2003)

    Article  Google Scholar 

  77. S. Fleischmann, K. Hinrichs, U. Oertel, S. Reichelt, K.-J. Eichhorn, B. Voit, Macromol. Rapid Commun. 29, 1177 (2008)

    Article  Google Scholar 

  78. A. Teyssot, A. Fidélis, S. Fellah, F. Ozanam, J.-N. Chazalviel, Electrochim. Acta 47, 2565 (2002)

    Article  Google Scholar 

  79. K. Hinrichs, M. Levichkova, D. Wynands, K. Walzer, K.-J. Eichhorn, P. Bäuerle, K. Leo, M. Riede, Appl. Spectrosc. 64, 1022 (2010)

    Article  Google Scholar 

  80. R. Lovrincic, J. Trollmann, C. Pölking, J. Schöneboom, C. Lennartz, A. Pucci, J. Phys. Chem. C 116, 5757 (2012)

    Article  Google Scholar 

  81. D.M. Rosu, J.C. Jones, J.W.P. Hsu, K.L. Kavanagh, D. Tsankov, U. Schade, N. Esser, K. Hinrichs, Langmuir 25, 919 (2009)

    Article  Google Scholar 

  82. K. Hinrichs, A. Röseler, K. Roodenko, J. Rappich, Appl. Spectrosc. 62, 121 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. P. Thissen, T. Peixoto, R.C. Longo, W. Peng, W.G. Schmidt, K. Cho, Y.J. Chabal, J. Am. Chem. Soc. 134, 8869 (2012)

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Katy Roodenko .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2014 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Roodenko, K., Aureau, D., Yang, F., Thissen, P., Rappich, J. (2014). Characterization of Thin Organic Films with Surface-Sensitive FTIR Spectroscopy. In: Hinrichs, K., Eichhorn, KJ. (eds) Ellipsometry of Functional Organic Surfaces and Films. Springer Series in Surface Sciences, vol 52. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-40128-2_15

Download citation

Publish with us

Policies and ethics