分子フローティングゲート単電子デバイスの高機能化

分子浮栅单电子器件的高功能化

• 批准号: 14J08025
• 负责人: 山本 真人
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J08025/
• 关键词: 単電子素子; 単分子素子; 金属ナノ粒子; 局在型表面プラズモン共鳴; 単電子デバイス; 光誘起電荷移動; 分子エレクトロニクス; ナノ粒子

本課題「分子フローティングゲート単電子デバイスの高機能化」の目標は、光機能性分子をフローティングゲート電極として活用し、究極の低消費エネルギー素子として期待されている単電子トランジスタ(SET)の機能性を拡張し、分子由来の光機能性を活かした新しい素子特性の実証を目指してきた。今年度の成果は大きく２つある。銀微粒子（AgNP）と銅フタロシアニン誘導体(ttbCuPc)を用いたMFG-SETを作製し、分子フローティングゲート効果による光応答性を観察した。光応答特性解析では、照射波長に依存して正負両極性のゲートオフセットが生じることを見出し、AgNPの局在型表面プラズモン共鳴とttbCuPcとの相互作用を示唆する結果を得た。次に、ttbCuPcを金ナノ粒子(AuNP)と無電解金メッキ法を用いたナノギャップ電極を利用したSETに対して添加しMFG-SETを作製した。これにより、従来の課題であった単一ドットのMFG-SET特性を得ることができ、定量解析に耐える分子フローティングゲート効果のデータセットを得ることに成功した。クーロンダイアモンド特性を解析した結果、ttbCuPcの帯電が効率的にクーロン島のポテンシャルシフトを誘起していること、孤立ttbCuPcの帯電状態が安定的に保持され得ることが定量的に示すことができた。以上の研究から、MFG-SETがナノエレクトロニクス素子としてだけでなく、孤立分子の帯電機構解析においても有用であることを示すことができた。

这个问题的目的是“改善分子浮力单电子设备的功能”，是将光功能分子用作浮动门电极，扩大了单电体晶体管（集合）的功能，预计这些功能将是最终的低增强能量消耗元件，并表明可以使用新的设备特征，从而可以使用新的设备来构成分子衍生。今年有两个主要结果。制备了使用银细颗粒（AGNP）和铜邻苯烷衍生物（TTBCUPC）的MFG-SET，并观察到由于分子浮栅极效应而引起的光反应。光学响应特征分析发现，正极和负极性的栅极偏移取决于辐射波长，结果表明AGNPS和TTBCUPC的局部表面等离子体共振之间相互作用。接下来，使用金纳米颗粒（AUNP）和纳米型电极使用电镀金镀金来制备MFG-stet，将TTBCUPC添加到集合中。这允许单个点的MFG-stet属性（过去一直是一个问题）获得可以承受定量分析的分子浮栅效应的数据集。由于分析了库仑钻石特性，因此定量表明TTBCUPC充电有效诱导了库仑岛的潜在转移，并且可以稳定地维持分离的TTBCUPC的电荷状态。从上述研究中可以看出，MFG-set不仅可以用作纳米电子设备，而且在分析分离分子的充电机制方面也很有用。

项目成果

紫外光電子分光を用いたAu(111)/Octanethiol/Copper Phthalocyanineのエネルギー準位接続の観察

使用紫外光电子能谱观察 Au(111)/辛硫醇/铜酞菁中的能级连接

• 发表时间: 2014
• 作者: 山本 真人;コスワッタゲ ラシカ;土手 宏樹;佐藤 友哉;野口 裕;中山 泰生;石井 久夫
• 通讯作者: 石井 久夫

Observation of Photoinduced Gate Modulation in Molecular Doped Ag Nanoparticles Single-Electron Transistors

分子掺杂银纳米颗粒单电子晶体管中光致栅极调制的观察

• 发表时间: 2014
• 作者: YAMAMOTO. M;OIWA. S;SHINOHARA. S;TAMADA. K;UEDA. K;TERUI. T;ISHII. H;NOGUCHI. Y
• 通讯作者: NOGUCHI. Y

Observation of Photo-Induced Multiple-States in Copper Phthalocyanine Derivative Doped Silver Nanoparticles Single-Electron Transisor

铜酞菁衍生物掺杂银纳米粒子单电子晶体管中光致多态的观察

• 发表时间: 2015
• 作者: Makoto Yamamoto;Shuhei Shinohara;Kaoru Tamada;Rieko Ueda;Toshifumi Terui;Hisao Ishii;Yutaka Noguchi
• 通讯作者: Yutaka Noguchi

銅フタロシアニン誘導体を添加した銀微粒子単電子トランジスタにおける光応答特性

铜酞菁衍生物掺杂银微粒单电子晶体管的光响应特性

• 发表时间: 2014
• 作者: 山本 真人;大岩 さゆり;篠原 修平;玉田 薫;上田 里永子;照井 通文;石井 久夫;野口 裕
• 通讯作者: 野口 裕

Observation of ambipolar switching in a silver nanoparticle single-electron transistor with multiple molecular floating gates

具有多个分子浮栅的银纳米颗粒单电子晶体管双极开关的观察

• DOI: 10.7567/jjap.55.03dc02
• 发表时间: 2016
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Makoto Yamamoto;Shuhei Shinohara;Kaoru Tamada;Hisao Ishii;and Yutaka Noguchi
• 通讯作者: and Yutaka Noguchi