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走査プローブ顕微鏡を用いた異種分子接合における界面電子状態に関する研究

使用扫描探针显微镜研究异质分子连接中的界面电子态

基本信息

批准号：
10J56432
负责人：
三島良太
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

真空準位のシフトは異種物質界面の静電気的な性質を示す重要な要素の一つである。無機物質界面で電荷移動が真空準位のシフトの主たる起源とされており、有機分子を含む界面でも電荷移動を用いて解釈する流れにある。しかし、電子的な相関の少ない有機/絶縁体および有機/有機界面にまで適用できるかは不明瞭なままである。本論文では、ケルビンプローブフォース顕微鏡を用いて、Si酸化膜上に成長させたII共役系分子の単分子膜と単分子ヘテロ接合膜の界面における真空準位のシフトを測定し、それぞれの静電的な性質について研究した。有機/絶縁体の研究では、表面の電子状態と電荷状態を制御するためシラン分子を修飾した酸化膜を用い、その上に成長させた単分子膜の真空準位のシフトを測定した。真空準位のシフトは酸化膜表面の電子状態ではなく電荷分布に依存することがわかった。これは分子と基板の間で電荷移動が起こらず、表面電荷によって誘起された分子内の分極が真空準位のシフトの主たる起源であることを示す。さらに、アルキル鎖を付加させた分子を用いると表面電荷の効果は緩和され分子構造の非対称性に由来する真空準位のシフトが得られることがわかった。有機/有機界面の研究では、II平面が向かい合うface-to-facel構造と縦に並ぶhead-to-tai構造をもった単分子ヘテロ接合膜を作製し、界面の構造と真空準位のシフトの関係について議論した。face-to-face構造では電荷移動に基づく真空準位のシフトが得られ、head-to-tail接合ではそれぞれの分子内に分極が生じていることがわかった。これは真空準位のシフトが分子のII軌道の位置関係に強く依存することを示す。これまで電荷移動が重要視されたのはヘテロ接合膜内に異なる吸着構造が混在し、平均化された結果が測定されていたためだと考えられる。本研究では有機/有機界面の構造制御に成功したため、II軌道の混成に基づく真空準位のシフトを得たといえる。

The vacuum level and electrostatic properties of the interface between dissimilar substances show one of the important factors The main origin of charge transfer at the interface of inorganic substances and the main flow of charge transfer at the interface of organic molecules Organic/insulating materials and organic/organic interfaces are suitable for electronic and electronic applications. In this thesis, the vacuum level and electrostatic properties of silicon oxide films grown on silicon oxide films by micromirrors are studied. Study of organic/inorganic materials, determination of electron state and charge state of surface, modification of organic/inorganic materials and determination of vacuum level of organic/inorganic materials The electron state of the surface of the acidified film depends on the charge distribution. The charge transfer between the molecules and the substrate is initiated, and the surface charge is induced. The vacuum level of molecular structure can be reduced by increasing the surface charge. The study of organic/organic interface, II plane, face-to-face structure, head-to-tai structure, molecular bonding film, interface structure and vacuum level The face-to-face structure is composed of charge transfer, vacuum level and molecular polarization. A strong dependence of the vacuum level on the position of the molecular orbital II is shown. The charge transfer depends on the adsorption structure in the junction film, and the average result is determined. In this study, the structural control of organic/organic interfaces was successfully carried out.