高度界面制御有機・無機複合構造による量子物性の発現と応用

高度に制御された有機無機ヘテロ界面を実現し,電界による電荷注入や界面相互作用における多体効果による新奇量子現象の発現を最終目標として今年度は以下の研究を行なった.また,最終年度としての総括もおこなった.金属-有機物界面の電荷注入過程と電荷極性の相関;同一試料に対して薄膜成長中のFET測定,電子分光による薄膜評価が行なえるシステムを改良し,FETにおけるキャリアの極性と電子状態の変化を詳細に追跡した.その結果,電荷極性は金属のフェルミ準位と有機半導体のHOMO-LUMOギャップの相対位置関係により決まり,有効チャネル伝導度は界面のエネルギー障壁に対して指数関数的に変化することを初めて実験的に実証した.有機薄膜表面形態と電気伝導現象の相関;先年度に開発した,同一試料に対してFET測定とAFMによる薄膜形態測定が可能な装置を用いて,ペンタセン薄膜の形態安定性と伝導度の相関を詳細に追究した.その結果,形態変化を齎す分子移動は界面第1-2層目の境界から生起することが明らかになった.薄膜の安定化を図るためには第2層の結晶系の制御が重要であることは当該分野での大きな指針となる.ベンゼンの重合によるナノグラフェンの合成とエッジ状態,磁気秩序;ベンゼンの重合によるナノグラフェンについて,STM観察によりエッジの構造について詳細に探究した結果,本手法により作製されたナノグラフェンの端は70%以上の確率でジグザグ端であることが判明した.STM像のバイアス依存性から,ジグザグ端にはフェルミ面近傍に状態を持つことが明らかとなり,従前の分光学的な結果と整合した.また,高分解能電子エネルギー損失分光から,ジグザグ端には水素原子が1あるいは2個吸着した状態があることがわかった.これらの結果および磁気光学カー効果の結果について理論的な検討をおこなった.

高度に制御された有機無機ヘテロ界面を実現し,電界による電荷注入や界面相互作用における多体効果による新奇量子現象の発現を最終目標として今年度は以下の研究を行なった.また,最終年度としての総括もおこなった.金属-有機物界面の電荷注入過程と電荷極性の相関;同一試料に対して薄膜成長中のFET測定,電子分光による薄膜評価が行なえるシステムを改良し,FETにおけるキャリアの極性と電子状態の変化を詳細に追跡した.その結果,電荷極性は金属のフェルミ準位と有機半導体のHOMO-LUMOギャップの相対位置関係により決まり,有効チャネル伝導度は界面のエネルギー障壁に対して指数関数的に変化することを初めて実験的に実証した.有機薄膜表面形態と電気伝導現象の相関;先年度に開発した,同一試料に対してFET測定とAFMによる薄膜形態測定が可能な装置を用いて,ペンタセン薄膜の形態安定性と伝導度の相関を詳細に追究した.その結果,形態変化を齎す分子移動は界面第1-2層目の境界から生起することが明らかになった.薄膜の安定化を図るためには第2層の結晶系の制御が重要であることは当該分野での大きな指針となる.ベンゼンの重合によるナノグラフェンの合成とエッジ状態,磁気秩序;ベンゼンの重合によるナノグラフェンについて,STM観察によりエッジの構造について詳細に探究した結果,本手法により作製されたナノグラフェンの端は70%以上の確率でジグザグ端であることが判明した.STM像のバイアス依存性から,ジグザグ端にはフェルミ面近傍に状態を持つことが明らかとなり,従前の分光学的な結果と整合した.また,高分解能電子エネルギー損失分光から,ジグザグ端には水素原子が1あるいは2個吸着した状態があることがわかった.これらの結果および磁気光学カー効果の結果について理論的な検討をおこなった.