蛍光顕微法を用いた有機半導体薄膜結晶粒間の位相欠陥イメージング

使用荧光显微镜对有机半导体薄膜中的晶粒之间的相缺陷进行成像

• 批准号: 16656004
• 负责人: 佐崎 元
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656004/
• 关键词: 有機半導体; 薄膜結晶; エピタキシャル成長; 位相欠陥; 粒界; 蛍光顕微法; 多結晶薄膜; 粒構造; エピタキシャル薄膜結晶; PTCDA

有機半導体の良質な大粒径薄膜結晶をエピタキシャル成長法で実現するための基礎研究として,薄膜結晶中の位相欠陥やドメイン構造の可視化を下記の2つの手法で試みた.1.蛍光顕微法を用いた有機半導体薄膜中の位相欠陥の観察:平成16年度の研究で,蛍光プローブ分子と化学構造が似た有機薄膜間の相互作用により効率的な蛍光発光を得ることが困難であることが予想された.そのため,市販の蛍光試薬中でもっとも蛍光強度が強いローダミン(tetramethylrhodamine-5-isothiocyanate)をトルエン中に溶解させ,グラファイト上に蒸着した銅フタロシアニンおよびC60薄膜をその中に浸積し,薄膜表面上でのローダミンの発光挙動を全反射型蛍光顕微鏡を用いて直接観察した.その結果,溶液中で拡散しているローダミン分子からの蛍光は観察されたが,ローダミンが有機薄膜に化学吸着すると蛍光強度が低下し個々のローダミン分子が識別できないことが分かった.そのため,2.の手法での観察に移行した.2.低速電子顕微法(LEEM)を用いた有機半導体薄膜中のドメイン構造の観察:試料が有機物であっても,薄膜試料に電子線を意図的に斜入射することで,薄膜中の2次元単位格子の向きに応じた異なるコントラストを得ることができるため,多結晶中のドメイン構造を可視化できることを明らかにした.さらに本手法を応用し,水素終端Si(111)基板表面上でのペンタセン(Pn)薄膜の成長過程をその場観察したところ,1つの孤立した樹枝状結晶粒が実は多結晶であり,エピタキシャル構造に応じた3種類のドメイン構造が規則正しく配列して構成されていることを見出した.また,この樹枝状多結晶のドメイン構造とその時間発展が,2次元単位格子の結晶学的方位に応じた成長速度の異方性と,基板表面上でのPn分子の濃度勾配によって決定されることを見出した.

Organic semiconductor の good quality な size film crystallization を エ ピ タ キ シ ャ で ル growth method be presently す る た め の basic research と し て, の film crystallization of owe 陥 や ド メ イ under ン tectonic の visualization を の 2 remember つ の gimmick で try み た. 1. を 蛍 light 顕 micro method with い た の in organic semiconductor thin film owe 陥 の 観 examine: pp.47-53 の research で 16 year, 蛍 light プ ロ ー ブ molecular と chemical structure が like た の interaction between organic film に よ り sharper rate な 蛍 発 light を must る こ と が difficult で あ る こ と が to think さ れ た. そ の た め, city dealers の 蛍 optical try 薬 で も っ と も 蛍 light intensity strong が い ロ ー ダ ミ ン (tetramethylrhodamine - 5 - isothiocyanate) を ト ル エ ン さ に dissolve せ, グ ラ フ ァ イ ト に steamed with し た copper フ タ ロ シ ア ニ ン お よ び C60 film を そ の に leaching in し, thin film on the surface of で の ロ ー ダ ミ ン の 発 挙 move を total reflection type 蛍 light 顕 を micro mirror Use い て 観 directly examine し た. そ の results, in the solution で company, scattered し て い る ロ ー ダ ミ ン molecular か ら の 蛍 light は 観 examine さ れ た が, ロ ー ダ ミ ン が organic film に chemical sorption す る と 蛍 low light intensity が し a 々 の ロ ー ダ ミ が ン molecules recognition で き な い こ と が points か っ た. そ の た め, 2. の gimmick で の 観 examine に transitional し た. 2. Low speed electronic 顕 micro method (LEEM) を い た organic semiconductor thin film の ド メ イ ン tectonic の 観 examine: sample が organic で あ っ て も, thin film sample に electronic line を meaning 図 に oblique incidence す る こ と で, film 単 の 2 yuan a lattice の to き に 応 じ た different な る コ ン ト ラ ス ト を must る こ と が で き る た め, crystallization of more の ド メ イ ン structure を visualization で き る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に this gimmick を 応 し, terminal water element Si (111) substrate surface で の ペ ン タ セ ン の (Pn) film growth process を そ の field 観 examine し た と こ ろ, 1 つ の isolated し た dendritic crystals が be は more crystalline で あ り, エ ピ タ キ シ ャ ル tectonic に 応 じ た 3 kinds の ド メ イ ン structure が rules are し く match column し て constitute さ れ て い る こ と を shows し た. ま た, こ の dendritic crystal more の ド メ イ ン tectonic と そ 発 exhibition が の time, 2 dimensional 単 a grid の crystallographic orientation に 応 じ た の different sexual と, growing on the substrate surface で の Pn hook with molecular の concentration に よ っ て decided さ れ る こ と を shows し た.

项目成果

Epitaxial relation and island growth of perylene-3.4.9.10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) thin film crystals on a hydrogen-terminated Si(111) substrat

氢封端 Si(111) 衬底上苝-3.4.9.10-四甲酸二酐 (PTCDA) 薄膜晶体的外延关系和岛生长

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Crystal Growth 262
• 作者: G.Sazaki;et al.
• 通讯作者: et al.

Effects of vicinal steps on the island growth and orientation of epitaxially grown perylene-3.4.9.10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) thin film crystals on a hydrogen-terminated Si(111) substrate

邻位台阶对氢封端 Si(111) 衬底上外延生长苝-3.4.9.10-四甲酸二酐 (PTCDA) 薄膜晶体的岛生长和取向的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Crystal Growth 273
• 作者: Sazaki G et al.