光と電場を用いた有機分子配向性薄膜の作製

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本年度は、光や電場を使用しない段階でどこまで均一で配向した薄膜が得られるかを検討した。MBE法を用いて、フタロシアニン(F)ポリマー薄膜をシリコン単結晶、石英、KCl、KBr、KI、NaClの各単結晶等を基板として用い作製した。100A〓以下の厚さの膜に対して、電子顕微鏡(SEM、TEM)X線回折で構造を観察し、光吸収(可視、赤外)スペクトルを測定した。シリコン及び石英上では、ポリマー鎖が基板に平行(分子面は基板に重直)になっており、2次元機構はむしろランダムであった(〜100A〓程度の結晶性一次鎖のランダムな集合構造)。一方KCl上では、12.6A〓の正方格子が約1000A〓の大きさの領域で成長し、ポリマー鎖は基板にほぼ垂直で従って分子面は基板に平行になっている。又、正方格子のドメインの方位が互いに37°の角度で一定値を示すことも明らかとなった。KClの(100)面上で互に37°の方位を持つ正方格子ととして14.1A〓の格子が可能で、基板と有機薄膜の界面ではかなり歪んだ正方格子になっていることが示唆される。KBr基板上では、1方位のみの正方格子像が観測され、これもKBr(100)面上の14.0A〓の一方位性正方格子に対応することが示唆される。以上のべた結果は光吸収スペクトルにもよく対応している。即ち、偏光赤外吸収スペクトルにおける面外C-H振動バンドはシリコン又は石英基板上でのみ現れる。又、KCl又はKBr上の歪んだ格子に対応する可視吸収バンドとして、Q-バンドより長波長側に新しい吸収ピークが現れる。以上の実験事実より、KCl及びKBr上では確かにエピタキシャル成長が実現されていることが明らかとなった。