パルス分子線散乱法による有機分子超薄膜の結晶成長機構の解明と微細構造制御

利用脉冲分子束散射阐明有机分子超薄膜的晶体生长机制和精细结构控制

• 批准号: 09750008
• 负责人: 島田 敏宏
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750008/
• 关键词: パルス分子線; 変調分子線散乱法; 滞在時間; ファンデルワールス相互作用; 結晶核生成; 結晶成長機構; 選択成長; 有機分子; 分子線エピタキシ-; クヌッセンセル; マッハ数

本研究では、有機分子をパルス分子線の形で単結晶基板表面に照射し種々の測定を行うことによって、有機超薄膜の成長機構の解明と2次元微細構造作成の新たな手法を確立することを目的としている。平成10年度に得られた結果は以下の通りである。1. 変調分子線散乱による分子・表面間ファンデアワールス相互作用の測定質量分析計を自作することによって変調分子線散乱装置が完成し、有機分子の種々の表面上での滞在時間を測定することが可能になった。現在までに、水素フタロシアニン(分子量=514.55)の白雲母、シリコン酸化膜、多結晶銅、グラファイト(HOPG)上での滞在時間を基板表面の温度を変化させて測定した。滞在時間を表面温度に対してアレニウスプロットすることによって、ファンデアワールス相互作用に由来する脱離の活性化エネルギーを求めた。脱離エネルギーは物質によって異なっており120〜180kJ/molの値が得られた。今後はさらに系統的に測定を進め、現在ようやく第一原理計算法が提案されつつあるファンデアワールス相互作用の予測法の開発に参加したい。2. パルス分子線を用いた結晶成長における結晶核発生制御パルス化した分子線を用いて超薄膜成長を行った。分子の平均および総計の照射量を変えないでパルス幅のみを変化させたところ、成長初期の結晶核密度がパルス幅の関数として極小を持つ場合があることが分かった。これは分子2個が衝突することによって脱離する過程が支配的であることを意味している。この現象を精密に応用すれば、単一結晶核からある大きさの膜を作り、結晶性を大幅に向上できることが期待される。とくに選択成長を用いて微細構造を作成する場合に役立つことが期待される。

这项研究旨在阐明有机超薄膜的生长机制，并建立一种新方法，通过以脉冲分子束的形式将有机分子照射到单晶底物的表面中，以创建二维微观结构，并进行各种测量。 1998年获得的结果如下。 1。通过制造自制的质谱仪，通过调制分子束散射测量分子表面的范德华相互作用，完成了调制的分子束散射装置，从而可以测量有机分子在各种表面上停留的持续时间。迄今为止，通过改变底物表面的温度来测量棉花糖薄膜，氧化硅薄膜，多晶铜，石墨（Hopg）（分子量= 514.55）的时间。通过在表面温度上绘制停留时间来确定源自范德华相互作用的消除的激活能。解吸能有所不同，取决于材料，并获得了120-180 kJ/mol的值。将来，我们希望继续更加系统地衡量，并参与开发Van de Waals相互作用的预测方法，其中最终提出了第一原理计算方法。 2。使用脉冲分子束生长在晶体生长过程中的晶体核产生控制，使用脉冲分子束生长。当只有脉冲宽度而没有改变分子的平均辐照量和总数，发现生长开始时的晶体核密度可能是脉冲宽度的函数最小的。这意味着由于两个分子之间碰撞引起的释放过程是主要的。通过详细应用这种现象，可以预期可以通过单晶核形成一定大小的膜，并且可以显着改善结晶度。预计它会有用，尤其是在使用选择性增长创建微观结构时。

项目成果

Hiroyuki Yamada,Toshihiro Shimada,Atsushi Koma: "Preparation and magnetic properties of manganise (II) phthalocyanine thin films" J Chem.Phys.108. 10256-10261 (1998)

Hiroyuki Yamada，Toshihiro Shimada，Atsushi Koma：“锰（II）酞菁薄膜的制备和磁性能”J Chem.Phys.108。

Toshihiro Shimada, Michihiro Mochida and Atsushi Koma: "Characterizing reactions to fabricate thin films of charge transfer complexes by synchrotoron photoelectron spctroscopy:A case study of DCNQI-Cu" Applied Surface Science. 113, 114. 322-325 (1997)

Toshihiro Shimada、Michihiro Mochida 和 Atsushi Koma：“通过同步旋转光电子能谱表征制造电荷转移复合物薄膜的反应：DCNQI-Cu 的案例研究”应用表面科学。

Toshihiro Shimada,Kanae Hamaguchi,Atsushi Koma,Fumio S.Ohuchi: "Electronic structure at the interfaces between copper phthalocyanine and layered materials" Appl.Phys.Lett.72. 1869-1871 (1998)

Toshihiro Shimada、Kanae Hamaguchi、Atsushi Koma、Fumio S.Ohuchi：“铜酞菁与层状材料之间界面的电子结构”Appl.Phys.Lett.72。

Toshihiro Shimada, Hirotoshi Taira and Atsushi Koma: "Thermal Desorption Measurement of Ultrathin Organic Films by Optical Spectroscopy" Surface Science. 384. 302-307 (1997)

Toshihiro Shimada、Hirotoshi Taira 和 Atsushi Koma：“通过光学光谱法对超薄有机薄膜进行热解吸测量”表面科学。

Toshihiro Shimada, Kanae Hamaguchi, Atsushi Koma and Fumio S.Ohuchi: "Electronic structure at the interfaces between copper phthalocyanine and layered materials" Appl.Phys Lett.(in press). (1998)

Toshihiro Shimada、Kanae Hamaguchi、Atsushi Koma 和 Fumio S.Ohuchi：“铜酞菁与层状材料之间界面的电子结构”Appl.Phys Lett.（出版中）。