有機分子集合体薄膜中の電子状態特性と分子間静電分極の研究

有机分子聚集体薄膜电子态特征及分子间静电极化研究

基本信息

批准号：
04F04769
负责人：
佐藤直樹
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

有機分子集合体の薄膜中や界面での電子状態の特性を、分子間にはたらく静電分極の寄与を念頭に置いて、集合体の電子物性を支配するエネルギーギャップ直下・直上の価電子・空状態すなわちフロンティア電子状態の電子構造と分子の凝集形態との相関の観点から追究してきた。銅フタロシアニンに電子吸引性の強いフッ素基を導入した場合の薄膜のフロンティア電子構造変化を解明した後、典型的な有機半導体のペンタセン薄膜について、真空蒸着による薄膜調製時の基板温度の違いが膜構造に及ぼす影響とそれに伴う電子構造の相違を詳細に検討した。構造は視斜角入射X線回折法や原子間力顕微鏡で調べ、電子構造はとくに空電子状態について逆光電子分光法と低速電子透過分光法を用いて観測した。その結果、300Kの基板上に得た「薄膜相」の結晶膜より、100Kの基板上に調製した長周期の規則的分子配列が認められず粗い粒子からなる薄膜の方が電子親和力の閾値が大きいこと、ペンタセンのLUMOが導く準位は室温基板膜よりも低温基板膜の方が界面で接する基板のフェルミ準位に近いことが分かった。この結果は、有機薄膜の結晶性の違いが空状態の電子構造の違いを導くことを初めて直接明らかにしたものである。しかし、単純な静電分極効果だけではこれらを説明できず、有機半導体薄膜中の電子輸送について考える上で構造-電子構造相関のより精確な把握の必要性をその事実が示唆している。一方、比較的安定なラジカル分子であるルテニウムフタロシアニンを取り上げて蒸着薄膜を調製し、とくに交換相互作用の観点からその構造とフロンティア電子構造の相関に注目する研究にも着手した。しかし、他のフタロシアニン化合物に比べて構造制御が困難なことに加え、電子構造観測のエネルギー分解能をさらに高める必要のあることが分かり、今後の研究展開に関する要件と処策についての検討を行った。

从分子之间的静电极化作用的贡献，我们一直在探索薄膜和界面中有机分子组件的特性，从价电子的电子结构与空状态的电子结构之间的相关性，即，前沿电子状态，具有量压力偏振的贡献。在阐明了薄膜边界电子结构的变化之后，当将具有强电子戒断性能的氟基团引入铜邻苯二甲胺氨酸中时，在制备典型的有机物半导体五苯乙烯五乙烯薄膜对膜结构上的典型有机半导体五特坦薄膜制备过程中底物温度的差异的影响进行了详细检查。使用视觉斜入X射线衍射法或原子力显微镜检查结构，并使用背部光电子光谱和慢速电子传输光谱观察到电子结构特别是对于空的电子状态。 As a result, it was found that the thin film made of coarse particles had a larger threshold of electron affinity, rather than the crystal film of the "thin film phase" obtained on a 300K substrate, and that the level of the low-temperature substrate film in contact with each other is closer to the Fermi level of the substrate in contact with the interface of the low-temperature substrate film than the room temperature substrate film.该结果是第一个直接证据表明，有机薄膜结晶度的差异会导致空状态下电子结构的差异。但是，简单的静电极化效应无法解释这些效应，这一事实表明，在考虑有机半导体薄膜中的电子传输时，需要更准确地了解结构电子结构相关性。另一方面，我们采用了相对稳定的自由基分子正确的邻苯丙氨酸，以制备沉积的薄膜，并开始研究重点是其结构与边界电子结构之间的相关性，尤其是从交换相互作用的角度来看。但是，除了与其他邻苯丙氨酸化合物相比控制结构的困难外，还发现有必要进一步改善电子结构观测的能量分辨率，我们讨论了未来研究发展的要求和措施。