STMによるフラーレン空隙ならびにポリマーのナノ配列制御

使用 STM 控制富勒烯空隙和聚合物纳米阵列

基本信息

批准号：
20045012
负责人：
久保園芳博
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Okayama University
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

フラーレン系分子とピセンを対象として、バルク、薄膜ならびにナノメータスケールでの構造と物性に関する研究を進めた。ナノメータスケールでの構造に関する研究としては、C60ならびにC70分子をシリコン基板上に配列させて、STMで観察しながらSTM探針を近づけて局所電界を印加し、配列構造を破壊する研究を進めた。次に、薄膜スケールでは、C60ならびにピセンを活性層とする電界効果トランジスタを作製した。とくに、電極を導電性高分子とするトランジスタデバイスを作製し、将来的なフレキシブルデバイスに向けた基礎的な研究を行った。ピセンFETは、酸素を暴露すると著しく移動度とオン電流が上昇する。このデバイスを酸素センサとして利用するためには、低電圧駆動を実現しなければならない。我々は、従来用いてきた400nmの膜厚を有するSiO2絶縁膜を40nmまで薄くするとともに、表面をフッ素系材料でコーティングして、ゲート電流を低下させて、ピセンFETの安定な低電圧駆動を達成した。また、パリレンと呼ばれる高分子膜を誘電絶縁膜としてピセンFETを作製し、絶縁膜表面での水の存在下で起こる「バイアスストレスによるトラップ準位の増大に伴う伝達特性でのヒステリシスの出現」を完全に抑えることに成功した。これによって、連続印加電圧によってピセンFETのオン電流が時間とともに減衰する現象をなくすことに成功した。ピセンFETに関連しては、水素暴露によるオン電流の減少効果なども見いだしている。ピセンのバルク結晶中にアルカリ金属原子を挿入して、20Kという有機物としては、著しく高い超伝導転移温度を有する物質を作製した。これは、ピセンの擬二次元的構造への金属挿入に基づいており、「ナノ空隙を金属原子で埋める化学」と言うことができる。この結果は、「有機物の超伝導の歴史に新たな一歩を記すもの」として、Natureにおいて公表された。また、各種の科学雑誌(Scientific Americanなど)で紹介された。

我们对富勒烯分子的结构和物理特性进行了研究，并在散装，薄膜和纳米尺度上进行了picene。作为纳米量表的研究的一部分，我们研究了在硅底物上排列C60和C70分子的研究，并使用STM观测值使STM探测器更接近以应用局部电场以分解阵列结构。接下来，在薄膜尺度上，将带有C60和PICENE的场效应晶体管制成。特别是，我们制造了带有导电聚合物作为电极的晶体管设备，并对未来的柔性设备进行了基础研究。 Pisene Fets暴露于氧气后会显着增加迁移率和流动性。要将该设备用作氧气传感器，必须实现低压驱动。我们制作了SiO2绝缘膜，该膜的厚度为400 nm，我们使用的薄膜已稀释至40 nm，并且表面涂有氟基材料，以减少栅极电流，从而实现Pisen Fet的稳定的低压驾驶。此外，使用称为Parylene作为介电绝缘膜的聚合物膜制造了分段FET，并且在传递特征中的滞后形成在由偏置应力引起的绝缘膜表面上存在的转移特性中被完全抑制。由于连续施加的电压，这已经成功地消除了Pisene Fet的电流随时间减弱的现象。关于皮森FET，还发现氢暴露会减少流动。将碱金属原子插入零件的大块晶体中，以产生具有明显较高的超导性过渡温度的材料，这是20K的有机物。这是基于金属插入Pisen伪造的二维结构的基础，并且可以被描述为“用金属原子填充纳米变量的化学物质”。该结果在自然界中被发表为“有机超导史上的新一步”。它在各种科学期刊（例如科学美国人）中也有特色。