回転型ケルビンプローブ法を用いた有機薄膜の自発配向分極の解明と新規制御法の開発

使用旋转开尔文探针法阐明有机薄膜的自发取向偏振并开发新的控制方法

• 批准号: 22KJ0487
• 负责人: 大原 正裕
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0487/
• 关键词: Giant Surface Potential; Orientation Polarization; Rotary Kelvin probe; Orientation Relaxation

我々は以前から永久双極子モーメントを持つ分子が配向分極することで膜厚方向に巨大電位が生じるGiant Surface Potential (GSP) を研究している。GSP の大きさは材料によって様々であるが、我々のグループはこれまでに「数nmずつ間欠的に蒸着を行うことで、同一材料でもGSP の大きさや極性が変化する」という、蒸着直後に表面緩和層ができることを示唆するような興味深い現象を報告している。本年度は、我々が以前から開発している「回転型Kelvin Probe」を用い、蒸着時の表面電位変化をリアルタイムに測定することで、時間経過による配向の変化を詳細に観測した。測定にはバルブの制御で開閉がコントロール可能な蒸着シャッターを用い、それを一定時間のインターバルでON/OFFすることによって緩和時間を導入した。その結果、蒸着直後に表面電位が数分のオーダーで減衰することを観測し、表面緩和層の形成がGSP の大きさや極性を変化させることを明らかにした。このような、蒸着シャッターを一定間隔で開閉する「間欠蒸着」を繰り返すことで、緩和層が形成され、アモルファス膜の分極状態を切り替えることができることが明らかになった。実際に、間欠蒸着と連続蒸着を繰り返すことで、膜内で配向が反転した素子の作製に成功した。また、同一材料であっても蒸着を定期的に遮るだけの簡単な方法で、配向分極を任意に制御することに成功した。この新しい蒸着法は、極性分子に限らず有機分子全般に適用可能であり、有機デバイスの性能向上や新規デバイスの作製につながると考えられる。

I have been studying the Giant Surface Potential (GSP) in the past, where permanent dipole molecules are aligned and polarized, and a huge potential is generated in the film thickness direction. GSP is a material with a large surface and a large polarity. The phenomenon of "evaporation of several nm intervals" is reported in this paper. This year, we have developed the "return Kelvin Probe" in the past. The surface potential change during evaporation is measured in detail. The alignment change during evaporation is measured in detail. To determine whether the switch is open or closed, the switch may be open or closed for a certain period of time. As a result, the surface potential after evaporation is reduced by several minutes, and the surface relaxation layer is formed by changing the polarity of GSP. The polarization state of the buffer layer is formed and the polarization state of the buffer film is changed. In the meantime, the film alignment is successful. The same material can be used for periodic control, simple method, and arbitrary control. This new method of evaporation, polar molecules, organic molecules, all applicable, organic molecules, performance upward, new regulations, work, research, etc.