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

范德华外延法制备超薄富勒烯薄膜并阐明其物理性能

• 批准号: 06224206
• 负责人: 小間 篤
• 金额: $ 1.09万
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06224206/
• 关键词: フラーレン; エピタキシャル薄膜; ファンデルワールスエピタキシ-; 結晶成長; 原子間力顕微鏡; 二次元核形成; 臨界核; デンドライト構造

フラーレンの発見と、その精製、分離技術の確立は、物質科学に大きなインパクトを与えつつある。2種以上のフラーレン超薄膜を交互に積層成長させたり、フラーレン超薄膜とドーパント層を設計通りに積層させることが可能なヘテロエピタキシャル膜作製手法の確立は、新しいフラーレン物性を系統的に探索する上で特に期待されるものである。本研究では、格子不整合系のエピタキシャル成長に特に有効な手法として我々が開発してきたファンデルワールス・エピタキシ-法を駆使して、良質のフラーレン超薄膜のエピタキシャル成長手法の確立を図るため、その成長機構の解明を目指した。MoS_2に代表される遷移金属ダイカルコゲナイド上へのフラレン成長機構について、成長中における電子線回折(RHEED)による観察、および成長後の薄膜形態の原子間力顕微鏡(AFM)観察によって詳細な検討をおこなった。その結果、C_<60>は通常の条件下(基板温度、室温〜150℃、成長速度〜1Å/分)において、二次元核形成により成長し、各層は層状成長することが明らかになった。成長形態は一層目と二層目以降で大きく異なり、一層目は六回対称のデンドライト構造でそのドメインサイズは最大40μに達する。これに対し、二層目以降は三角形状でそのサイズは数μ程度である。一層目の核形成に関する知見を得るために、さらに基板温度および成長速度をパラメータとして核密度数の詳細な検討をおこなった。完全凝集モデルによれば、安定核密度は成長速度、基板温度および臨界核の大きさの関数で表される。このモデルから計算される臨界核の大きさ(原子数)は100℃において約4、210℃において20〜30以上であった。また基板上の拡散距離は40μ以上となる。これらの値の評価はフラレン系だけでなく広く有機物質系でも初めてであり、今後のエピタキシャル成長膜の設計に有用な指針を与えるものである。

フ ラ ー レ ン の 発 と, そ の refinement, separation の establish は, material science に big き な イ ン パ ク ト を and え つ つ あ る. More than 2 の フ ラ ー レ ン ultrathin membrane を interaction に horizon grow さ せ た り, フ ラ ー レ ン ultrathin membrane と ド ー パ ン を ト layer design through り に horizon さ せ る こ と が may な ヘ テ ロ エ ピ タ キ シ ャ ル film as technique は の established, new し い フ ラ ー レ ン property を system に explore す る で te に expects さ れ る も の で あ る. This study で unconformity は, grid is の エ ピ タ キ シ ャ ル growth に に had sharper な gimmick と し て I 々 が open 発 し て き た フ ァ ン デ ル ワ ー ル ス · エ ピ タ キ シ - method を 駆 make し て, good quality の フ ラ ー レ ン ultrathin membrane の エ ピ タ キ シ ャ ル growth technique の establish を 図 る た め, そ の growth institutions の interpret を refers し た. MoS_2 に representative さ れ る migration metal ダ イ カ ル コ ゲ ナ イ ド on へ の フ ラ レ ン growth institutions に つ い て, growth in に お け る electronic line back to the fold (RHEED) に よ る 観 examine, お よ び growth after の film form の interatomic force 顕 micro mirror (AFM) 観 examine に よ っ て detailed な beg を 検 お こ な っ た. そ の results, C_ < > 60 は usually の conditions (substrate temperature and room temperature to 150 ℃, the growth speed of ~ 1 a/min) に お い て, secondary nucleation に よ り growth し は layer, each layer growth す る こ と が Ming ら か に な っ た. は growth form a layer of yard と layer with large で き く different な り, a layer of mesh は six said seaborne の デ ン ド ラ イ ト tectonic で そ の ド メ イ ン サ イ ズ は maximum 40 mu に of す る. <s:1> れに against れに, the <s:1> triangular shape of the second layer and below でそ れに サ ズ <s:1> number μ degree である. A layer of mesh の nucleation に masato す る knowledge を must る た め に, さ ら に substrate temperature お よ び growth を パ ラ メ ー タ と し て nuclear density number の detailed な beg を 検 お こ な っ た. Complete agination モデ によれば によれば, stable core density <s:1> growth rate, substrate temperature および critical core <s:1> size <s:1> さ <s:1> correlation number で table される. こ の モ デ ル か ら computing さ れ る critical nucleus の big き さ (atomic number) 100 ℃ は に お い て about 4, 210 ℃ に お い て more than 20 ~ 30 で あ っ た. The dispersion distance of the <s:1> 拡 on the また substrate is また 40μ or more となる. こ れ ら の numerical の review 価 は フ ラ レ ン department だ け で な く hiroo く organic matter is で も early め て で あ り, future の エ ピ タ キ シ ャ ル growth film の design useful に な pointer を and え る も の で あ る.

项目成果

K.Uchida et al.: "Magneto-optical measurement of C_<60> epitaxial films under pulsed high…" Physica. B201. 431-434 (1994)

K. Uchida 等人：“高脉冲下 C_<60> 外延薄膜的磁光测量……”Physica B201 (1994)。

M.Sakurai,A.Koma: "Growth and characterization of epitaxial C_<60> and C_<70> films" Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.14B. 1145-1148 (1994)

M.Sakurai,A.Koma：“外延 C_<60> 和 C_<70> 薄膜的生长和表征”Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.14B。

Y.Fujikawa et al.: "High-Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy on C_<60> and C_<70>" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L188-L190 (1995)

Y.Fujikawa 等人：“C_<60> 和 C_<70> 的高分辨率电子能量损失光谱”日本应用物理学杂志。

K.Ueno et al.: "Van der Waals epitaxy on hydrogen-terminated Si(111) surfaces and investigation of its growth mechanism" Journal of Crystal Growth. (印刷中). (1995)

K. Ueno 等人：“氢终止 Si(111) 表面上的范德华外延及其生长机制的研究”《晶体生长杂志》（出版中）。