二重トンネル接合における導電性有機分子の電気伝導機構の解明

阐明双隧道结中导电有机分子的导电机制

• 批准号: 02J06612
• 负责人: 野口 裕
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J06612/
• 关键词: 分子素子; 二重トンネル雪濠; クーロンステアケース; ケルビン法; 界面空間電荷; 二重トンネル接合; C60; ポリイミド; スピンコート

分子素子への応用を念頭において、積層型二重トンネル接合における孤立した導電性有機分子の電気伝導特性の解明を目的とし、研究を行った。本年度は、本研究において発見された光照射によるクーロンステアケースのしきい値変化(光誘起ゲート効果)について、その原因を実験的に解明することを試みた。昨年までに、二重トンネル接合の微小中間電極周辺に存在する空間電荷が、その電気伝導に与える影響について、解析的に明らかにすることに成功していたが、実験的な裏づけは薄弱であった。そこで、膜中の空間電荷分布を知ることができるケルビン法を用いて、16K程度の低温における表面電位特性の光照射依存性の測定を行った。また、温度依存性の測定も同様にして行い、空間電荷の振る舞いと二重トンネル接合の電気伝導特性との関係を検討した。金属と有機膜が接触すると、その界面数nmの領域で電荷の授受が行われ、結果、空間電荷層が形成される。ケルビン法はその帯電電位を知る測定法である。本研究では、絶縁層として用いたポリイミド(PI)薄膜とAuもしくはAlとの接触電位を、光誘起ゲート効果の波長依存性、照射時間依存性に着目して、低温(16K)で測定した。その結果、ケルビン法で測定された金属電極上ポリイミド膜の表面電位特性は、光誘起ゲート効果のそれとよく一致し、この効果が微小中間電極周辺の界面空間電荷分布の変化によりもたらされたことが確認された。温度特性(16〜300K)からも、空間電荷分布の挙動と有機二重トンネル接合における電気伝導特性はよく一致する結果を得ており、有機薄膜を用いた単一分子計測、もしくは分子素子の電気伝導に界面空間電荷を考慮することの重要性が示された。

Molecular subtype eumelanin へ の 応 thought with を に お い て, laminated type double ト ン ネ ル joint に お け る isolated し た conductive organic molecules の electric 気 伝 guide features の interpret を purpose と し line, research を っ た. は this year, this study に お い て 発 see さ れ た light に よ る ク ー ロ ン ス テ ア ケ ー ス の し き い numerical variations change (light induced ゲ ー ト unseen fruit) に つ い て, そ の reason を be 験 of に interpret す る こ と を try み た. Yesterday in ま で に, double ト ン ネ ル joint の among small electrode weeks 辺 に exist す る space charge が, そ の electric 気 伝 guide に and え る influence に つ い て, parse に Ming ら か に す る こ と に successful し て い た が, be in 験 な づ け は weak で あ っ た. そ こ で, membrane の space charge distribution in を know る こ と が で き る ケ ル ビ を ン method with い て, degree of 16 k の low-temperature に お け る surface potential features の light dependence の line measurement を っ た. ま た, determination of the temperature dependence の も with others に し て line space charge の vibration る dance い い, と double ト ン ネ ル joint の electric 気 伝 guide features と の masato is を beg し 検 た. Organic metal と が contact す る と, そ の interface for nm の field で charge の giving-receiving が line わ れ, results, the space charge layer が formation さ れ る. Youdaoplaceholder0 ビ ビ ビ ビ method ビ そ そ <s:1> method for determining the charged potential of a <s:1> る method である. This study で は, never try layer と し て in い た ポ リ イ ミ ド (PI) film と Au も し く は Al と の contact potential を, light induced ゲ ー ト unseen fruit の wavelength dependence, irradiation time dependency に with mesh し て, determination of low temperature (16 k) で し た. そ の results, ケ ル ビ ン で method to determine the さ れ た metal electrode ポ リ イ ミ の ド membrane surface potential features は, light induced ゲ ー ト unseen fruit の そ れ と よ く consistent し, こ の unseen among fruit が tiny electrode weeks 辺 の の space charge distribution interface - the に よ り も た ら さ れ た こ と が confirm さ れ た. Temperature characteristic (16 ~ 300 k) か ら も, space charge distribution の 挙 dynamic と organic double ト ン ネ ル joint に お け る electric 気 伝 guide features は よ く consistent す る results て を お り, organic thin film を い た 単 a molecular measuring, も し く は molecular subtype eumelanin の electric 気 伝 guide に interface space charge を consider す る こ と の importance が shown さ れ た.

项目成果

Yutaka Noguchi: "Single electron transport in metal/polyimide : C_<60>/metal junction"Thin Solid Films. 438-439. 369-373 (2003)

Yutaka Noguchi：“金属/聚酰亚胺中的单电子传输：C_<60>/金属结”固体薄膜。

Mitsumasa Iwamoto, Yutaka Noguchi, Tohru Kubota, Shinro Mashiko: "Step voltage in metal/polyimide/organic molecule/polyimide/metal junction"Current Applied Physics. 2. 279-283 (2002)

Mitsumasa Iwamoto、Yutaka Noguchi、Tohru Kubota、Shinro Mashiko：“金属/聚酰亚胺/有机分子/聚酰亚胺/金属结中的阶跃电压”当前应用物理学。

Yutaka Noguchi: "STM Observation of Coulomb Staircase Behavior through C60 Clusters"Current Applied Phyics. 3. 397-399 (2003)

Yutaka Noguchi：“通过 C60 团簇对库仑阶梯行为的 STM 观察”当前应用物理学。

Yutaka Noguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto: "Single electron transport in metal/polyimide : C_60/metal junction"Thin Solid Films. (to be published). (2003)

Yutaka Noguchi、Takaaki Manaka、Mitsumasa Iwamoto：“金属/聚酰亚胺中的单电子传输：C_60/金属结”固体薄膜。

Yutaka Noguchi: "Photoinduced Gate Modulation and Temperature Dependence in the Coulomb Staircase of Organic Single Electron Tunneling Junctions"Japanese Journal of Applied Physics. (掲載予定).

Yutaka Noguchi：“有机单电子隧道结的库仑阶梯中的光致栅极调制和温度依赖性”《日本应用物理学杂志》（待出版）。