エピ機構による分子制御とナノ領域での光・電子機能発現

通过外延机制进行分子控制以及纳米域中光学和电子功能的表达

• 批准号: 11750013
• 负责人: 石田 謙司
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750013/
• 关键词: 分子エレクトロニクス; 分子制御; エピタキシャル成長; 有機分子; 強誘電性; 局所分極; ナノスケール; 強制電性

本研究は分子エレクトロニクスデバイスの開発を念頭に置いて有機分子の、特にナノスケールでの、構造・配向制御と機能発現を目的としている。本年度は、有機強誘電性ビニリデンフルオライド(VDF)オリゴマーの強誘電相への構造・分子配向制御と局所領域における強誘電特性発現と結晶相による特性変化について検討した。Vinylidene Fluoride Oligomer(CF_3-(CH_2CF_2)_<17>-I;VDFオリゴマー)を試料として用い、単結晶表面の周期ポテンシャルを利用したエピ成長法により膜構造の制御を試みた。作成した超薄膜の界面構造・配向性を超高感度全反射X線分析システムにより観測した。その結果、VDFオリゴマー超薄膜の結晶相、エピ成長挙動、分子膜/無機基板界面での整合特性を明らかとし、特に、KCl、KBr基板上ではVDFオリゴマーの双極子モーメントが基板表面に平行、且つ<110>方向(同種イオン列上)に配列した高秩序強誘電性超薄膜の形成が可能であることを示した。また、成膜後のアニーリング処理によっても強誘電結晶相の形成が可能であり、かつエピタキシャル成長の配向分布は変化しないことを示した。次に、その強誘電性超薄膜を対象としてSPM導電性探針から局所電場を印可し、ナノサイズの分極ドメイン作製を試みた。書き込んだ分極情報は、圧電応答信号として再びSPMにより検出した。表面形状像では薄膜表面の変化は観測されないものの、圧電位相像において印可電圧の正負極性に依存した逆特性を示す圧電領域が作製されることが確認され、SPMによる分極反転操作が可能であることを実証した。また、成膜条件の制御により常誘電相の超薄膜を形成し、その圧電ヒステリシス観測を行った結果、強電場ポーリングにより圧電応答が生じることを見いだし、電界による常誘電-強誘電転移の可能性を示した。

This study aims at the development of organic molecules, their structure, alignment and function. This year, the organic ferroelectric phase structure, molecular alignment control, and the field of ferroelectric property development and crystalline phase property change were studied. Vinylene Fluoride Oligomer(CF_3-(CH_2CF_2)_<17>-I;VDF) is used as a sample for the preparation of thin film structures. Ultra-thin film interface structure, alignment, ultra-high sensitivity total reflection X-ray analysis As a result, the crystalline phase, growth behavior, and integration characteristics of VDF thin films at the interface between molecular films and inorganic substrates are clearly demonstrated. VDF thin films can be formed on substrates with parallel surfaces and aligned in the same direction<110>. The formation of strong inductive crystalline phase is possible in the post-film formation and post-film separation treatment. Next, the highly inductive ultra-thin film can be used to detect the electric field of SPM conductive probe, and the electrode can be used to detect the polarization. The signal is divided into two parts, namely, the voltage signal and the SPM signal. The surface shape image of the thin film surface is measured by the voltage potential image, and the negative polarity dependence of the printed voltage is shown by the inverse characteristics of the voltage field. In addition, the film formation conditions and the formation of ultra-thin films in the constant-induced phase, the results of the measurement of high electric field and the possibility of constant-induced electric field migration are shown.

项目成果

石田謙司: "強誘電性有機分子VDFオリゴマーの構造・配向制御と局所分極操作"応用物理学会、有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌. Vol.11,No.2. 145-152 (2000)

Kenji Ishida：“铁电有机 VDF 低聚物的结构/取向控制和局部极化操纵”日本应用物理学会、有机分子和生物电子学小组委员会杂志，第 11 卷，第 145-152 期（2000 年）。

Toshihisa Horiuchi: "In-situ observation of oxidazation process at the most upper surfaces by X-ray surface propagation waves"Material Research Society Proceedings. Vol.591. 15-18 (2000)

堀内俊久：“通过X射线表面传播波对最上表面的氧化过程进行原位观察”材料研究会论文集。

石田謙司: "配向成長したオリゴシラン超薄膜の光学特性"電子情報通信学会技術研究報告. Vol.10. 49-52 (1999)

Kenji Ishida：“超薄取向低聚硅烷薄膜的光学特性”IEICE 技术报告，第 10 卷，49-52 (1999)。

Kei Noda: "Structures of vinylidene fluoride oligomer thin films on alkali halide substrate"Journal of Applied Physics. Vol.86,No.7. 3688-3693 (1999)

Kei Noda：“碱金属卤化物基底上偏二氟乙烯低聚物薄膜的结构”应用物理学杂志。

Kenji Ishida: "Structural and Electronic Characterization of Epitaxially-grown Ferroelectric Vinylidene Fluoride Oligomer Thin Films"Material Research Society Proceedings. Vol.600. 101-106 (2000)

Kenji Ishida：“外延生长的铁电偏二氟乙烯低聚物薄膜的结构和电子表征”材料研究学会论文集。