有機ー無機複合薄膜の材料設計とその機能

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研究目的は、種々の機能性を一つ一つのモノマー単位で発現し得る高分子と金属との複合薄膜を作製し,その構造と物性との関連を解析して分子素子や分子デバイスの機能を有する薄膜を設計することである。具体的には、有機金属や金属錯体をモノマーとして乾式法のプラズマ重合やCVD法により有機ー金属の複合薄膜の作製を行い、解析を行った。まず、有機金属錯体としてメタロセン誘導体(Cp_2TiCl_2)を用いて、薄膜を作製した。生成した薄膜はかなりの架橋構造を有しているが、薄膜のX線回折パターンからはモノマーの結晶構造が残存していることがわかった。XPS分析によると、生成した薄膜のCl/Cはプラズマ出力の増加と共に減少したが、Ti/C比はほとんど変化がなかった。また、この薄膜の電気的特性については、その低抗率が測定雰囲気の湿度に大きく依存していることがわかった。次に、非晶質超格子膜を作成する方法としてパルスプラズマ・光CVDの複合法による成膜装置を開発した。本装置は作製した膜を真空に保ったまま、XPSによる分析を行うことができるのが特徴である。原料ガスはジシランと四フッ化炭素を用いた。単結晶シリコン上に,光・プラズマCVD法を行い、次に光CVD法を行うバッチ法と、連続的にプラズマを制御して行う光CVD法の連続法の二つの方法について検討した。バッチ法の場合、膜の光電子強度の対数と上層のaーSi:H層の厚さdとの関係のプロットは直線になるが、連続法の場合、dの小さな領域で直線からはずれた。これはバッチ法の場合、界面が理想的に急峻であることを示している。連続法の場合の直線からのずれは数原子層の界面の乱れを示唆している。乱れの原因としては、気相中の反応ガスの残留だけではなく、表面反応も考えられる。次年度は以上の研究を基に太陽電池・薄膜トランジスタ・分子デバイス等への応用を検討し、新しい機能を有する薄膜を作製する予定である。