ファンデアワールス・エピタキシー法によるフラーレン超薄膜の作製とその物性の解明

范德华外延法制备超薄富勒烯薄膜并阐明其物理性能

基本信息

批准号：
05233208
负责人：
小間篤
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はファンデアワールス基板表面におけるフラーレンエピタキシャル薄膜の成長機構と物性の解明を目的としている。MoS_2基板上にエピタキシャル成長した膜厚1分子層程度のC_<60>及びC_<70>薄膜の表面形態を原子間力顕微鏡を用いて観察した結果、薄膜の成長機構が1分子層ごとの層状成長であることを確認した。ある特定の成長条件下では成膜1層目の成長形態が基板結晶軸方向に配向を揃えた6回対称性を持つ樹枝状であることを発見した。1つのドメインの直径はおよそ30μ程度であり、現在までに報告されている他の基板上でのフラーレン薄膜のドメインサイズよりも10倍ほど大きなものである。この1層目のテラス上に成長する2層目以降のドメイン形態は1層目とは異なり、直径1〜2μ程度の三角形の晶癖を持つ。この成長形態はフラーレンバルク結晶のものに近いと考えられる。このように成長形態が1層目と2層目以降で異なるのは、各層を形成する際のフラーレン分子の拡散の大きさが異なるからであり、本研究の結果からMoS_2基板表面上の分子の拡散がバルク結晶上の値よりも大きいことが示された。実際、MoS_2をはじめとする各種ファンデアワールス基板表面上には他の基板を用いた場合よりも結晶性の高いフラーレンエピタキシャル膜の成長が確認されており、その原因としてファンデアワールス基板表面における分子の大きな拡散が原因となっていることが予想される。また、こうして得られたエピタキシャル薄膜の表面を高分解能電子エネルギー損失分光法を用いて観察した結果、C_<60>薄膜のスペクトルでは、C_<60>分子の赤外活性モードに由来するピークが強い双極子散乱ピークとして観測された。この結果はエピタキシャル薄膜表面の平坦性の高さを実証している。C_<70>エピタキシャル膜に関しても、鏡面反射条件において赤外スペクトルと対応するスペクトルが得られ、来年度の研究においては薄膜中の分子の振動状態についてさらに詳細な情報が得られることが期待される。

这项研究旨在阐明富勒烯外延薄膜在范德华底物表面上的生长机理和物理特性。使用原子力显微镜观察到在MOS_2底物上厚度约为一个分子层的厚度，厚度约为一个分子层的薄膜的表面形态，并确认每个分子层的薄膜生长是分层生长的。有人发现，在某些特定的生长条件下，第一层膜的生长形式是树突状的，具有六个对称性，在底物晶体轴上有方向。一个结构域的直径约为30μ，比迄今为止其他底物上的富勒烯薄膜的结构域大小约10倍。在第一层的露台上生长的第二层层及随后的层的结构域形状与第一层不同，并且直径约为1至2μ的三角形晶体习惯。这种生长形式被认为与富勒烯大块晶体相似。一层和第二层和随后的层之间的生长形式不同的原因是，富勒烯分子在形成每一层时的扩散是不同的，并且这项研究的结果表明，MOS_2底物表面上分子的扩散比在大块晶体上的扩散大于大量的底物。实际上，已经证实，富勒烯外延膜的生长比使用其他底物时更晶体的生长是在包括MOS_2在内的各种范德华底物的表面上进行的，并且预计这是由于范德瓦尔斯底座表面上分子的大扩散所致。此外，由于在C_ <60>薄膜的光谱中，由于如此获得的外延薄膜的表面，从C_ <60>分子的红外活动模式得出的峰被视为强偶极散射峰。该结果表明外延薄膜表面的高平坦度。关于C_ <70>外延膜，将在镜面反射条件下获得与红外光谱相对应的光谱，并且可以预期，在明年的薄膜中分子振动状态的研究中，将获得进一步的详细信息。