Study on the origin of nanowire growth utilizing on-terrace graphoepitaxy method

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2022年度はまず，真空蒸着装置を使用し，酸化膜付きシリコン（SiO2/Si）基板上にジナフトチエノチオフェン(DNTT)の分子薄膜を原子間力顕微鏡（AFM）観測，out-of-plane x-ray diffractin(XRD)およびIn-plane XRD解析により，各種蒸着条件での表面モルフォロジ，分子の配向，結晶構造を調査した．また，ナノワイヤ成長にとって非常に重要なパラメータである核生成密度に対してこれまで報告されているペンタセンやヘキサチオフェン（６T）などと大きく異なる事も見出した．この結果は，大きく有機薄膜成長の基礎研究に寄与する新しい知見である．SiO2/Si基板上に電子線（EB）描画による500, 250および100nm幅のラインアンドスペース（L&S）パターンを描画し，反応性イオンエッチング（RIE）により凹凸形状L&Sパターンを形成した．このL&Sパターン上にDNTTの分子薄膜を成膜し，表面モルフォロジを観察した結果，期待していた異方的なナノワイヤ成長は観測できなかったが，有機グラフォエピタキシに特徴的な表面モルフォロジ形状がみられた．またSiO2上でのDNTT20分子の分子動力学による計算（MDシミュレーション）を実行し，初期配向や核生成に関する実験事実を，計算によって考察する手法も確立した．とりわけアモルファスSI基板上にDNTT分子を20分子と比較的大規模な計算であっても，整備した計算サーバは簡易なPCではあるが充分に現実的な時間で終了し，知見を得ることに大いに貢献した．これらの結果は，査読論文Physica State Solidi（a）に投稿中であり，ICNME2022，応用物理学会等での報告を行った．