フラーレンおよびその化合物のヘテロ構造化による新物性の探求

通过异质结构富勒烯及其化合物探索新的物理性质

• 批准号: 11165212
• 负责人: 小間 篤
• 金额: $ 2.37万
• 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 (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11165212/
• 关键词: フラーレン; フラーレン誘導体; 溶液噴射法; 金属内包フラーレン; エピタキシャル成長; 電子エネルギー損失分光法; 表面不活性化半導体基板; bilayer-GaSe終端Si(111); C_<60>; カリウムドープC_<60>; 電子エネルギー損失分光; 選択成長; 分子-基板相互作用

本研究では,我々が豊富な経験を持つ分子線エピタキシーの手法を用いてフラーレン及びアルカリ金属/有機分子ドープフラーレンの単結晶薄膜・超格子・微細構造を作製し,固有の物性を追求することを目的としている。特に,ヘテロ薄膜に対する基板の影響に注目し,(1)基板がフラーレン薄膜の格子定数・物性に与える影響,(2)基板-薄膜間の電荷移動裏決定,(3)π電子系-半導体表面相互作用の定量的解明,(4)選択成長法によるフラーレン微細構造の作製,といった研究を行う。本年度は以下のような成果を得た。まず,パルスバルブを利用した溶液噴射法を開発し,加熱に対し不安定なフラーレン誘導体C_<60>Me_5Hのエピタキシャル薄膜をMoS_2基板上に形成することに成功するとともに,超高真空下で電子状態の測定を行った。この手法により,不安定で蒸着不可能な有機分子のエピタキシャル薄膜を真空下で形成する道が開かれた。次に,金属内包フラーレンLa@C_<82>の単結晶エピタキシャル薄膜を分子線エピタキシー法によりMoS_2基板上に作製し,電子エネルギー損失分光法によりその電子状態を調べた。その結果,観察されたフェルミ準位近傍の電子状態間の遷移エネルギーが理論計算とほぼ一致することが確認された。また,界面第1層目と2層目以降ではLa@C_<82>薄膜の成長様式及び電子状態が異なることも判明した。また,活性なSi(111)基板表面に存在するダングリングボンドを異種原子で終端し不活性化することで,単結晶フラーレン薄膜をエピタキシャル成長することが知られているが,本研究においてbilayer-GaSe終端Si(111)表面が均一に平坦,かつ大気中でも安定であることが発見され,有機分子性結晶のエピタキシャル成長基板として有望なことが判明した。

This study で は, I 々 が aboundant な 経 験 を hold つ molecular line エ ピ タ キ シ ー の gimmick を with い て フ ラ ー レ ン and び ア ル カ リ metal/organic molecules ド ー プ フ ラ ー レ ン の 単 crystal film, superlattice, fine structure system し を, inherent の property を pursuit す る こ と を purpose と し て い る. に, ヘ テ ロ film に す seaborne る substrate の に stable1126 し, (1) substrate が フ ラ ー レ ン film に の lattice constant, physical properties and え る effects, (2) between substrate and thin film の charge mobile decision, (3) an electronics - semiconductor surface interaction of PI の quantitatively interpret, (4) sentaku growth に よ る フ ラ ー レ ン の system, micro structure と い っ た Study the を line う. For the current year, the following ような ような achievements を obtain た. ま ず, パ ル ス バ ル ブ を using し た solution injection method を open 発 し, heating に し seaborne unrest な フ ラ ー レ ン inductor C_ < > 60 Me_5H の エ ピ タ キ シ ャ ル film を MoS_2 substrate に form す る こ と に successful す る と と も に, ultra-high vacuum で electronic state の line measurement を っ た. こ の gimmick に よ り, unrest で steamed impossible な organic molecules の エ ピ タ キ シ ャ ル film で を vacuum forming す る way が open か れ た. に, metal insourcing フ ラ ー レ ン La @ C_ < 82 > の 単 crystallization エ ピ タ キ シ ャ ル film を molecular line エ ピ タ キ シ ー method に よ り MoS_2 substrate し the に cropping systems, electronic エ ネ ル ギ ー loss spectrometry に よ り そ の electronic state を adjustable べ た. そ の results, 観 examine さ れ た フ ェ ル ミ の migration between quasi a nearly alongside の electronic state エ ネ ル ギ ー が theoretical calculation と ほ ぼ consistent す る こ と が confirm さ れ た. ま た, interface level 1 yard と 2 layer in で は La @ C_ < 82 > film の grow others and び electronic state が different な る こ と も.at し た. ま た, active な Si (111) substrate surface に す る ダ ン グ リ ン グ ボ ン ド を heterogeneous atoms で terminal し not activeness す る こ と で, crystallization 単 フ ラ ー レ ン film を エ ピ タ キ シ ャ ル growth す る こ と が know ら れ て い る が, this study に お い て bilayer - GaSe terminal Si (111) surface が に uniform flat, か つ large 気 で も settle で あ る こ と が 発 see さ れ, organic molecules sex crystallization の エ ピ タ キ シ ャ ル growth substrate と し て could な こ と が.at し た.

项目成果

K.Iizumi et al.: "Investigation of epitaxial arrangement and electronic structure of a La@C_<82> film grown on a Mo_2 surface"Physical Review B. 62. 8281-8285 (2000)

K.Iizumi等人：“在Mo_2表面上生长的La@C_<82>薄膜的外延排列和电子结构的研究”物理评论B.62.8281-8285(2000)

上野啓司: "層状物質基板"表面科学. 21巻11号. 716-723 (2000)

Keiji Ueno：“层状材料基板”《表面科学》第 21 卷，第 11 期。716-723 (2000)。

Iizumi, K., Ueno, K., Saiki, K., Koma, A.: "Electron Energy Loss Spectroscopy of C60 Monolayer Films on Active and Inactive Surfaces"Appl. Surf. Sci.. (印刷中). (2000)

Iizumi, K.、Ueno, K.、Saiki, K.、Koma, A.：“活性和非活性表面上的 C60 单层薄膜的电子能量损失光谱”Sci.（出版中）。

K.Ueno et al.: "Fabrication of GaAs Quantum Dots on a Bilayer-GaSe Terminated Si (111) substrate"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中). (2001)

K.Ueno 等人：“在双层 GaSe 端接的 Si (111) 基板上制备 GaAs 量子点”，日本应用物理学杂志（2001 年出版）。

Koma, A.: "Vander waals epitaxy for highly lattice-mismatched systems"J. Cryst. Growth. 201-202. 236-241 (1999)

Koma, A.：“高度晶格失配系统的范德华外延”J.