走査プローブ顕微鏡を用いた有機半導体のナノ領域電気物性の解明

使用扫描探针显微镜阐明有机半导体的纳米级电特性

基本信息

批准号：
11875006
负责人：
夛田博一
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes (2000)Kyoto University (1999)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

分子スケールの電子素子の作製のためには、幾何学的・電子的な構造が原子レベルで制御された有機/無機インタフェースの構築が不可欠である。本研究では、金や二硫化モリブデン、グラファイト等を基板として、フタロシアニンやフラーレンの高秩序構造ナノ組織体を作製し、界面におけるキャリアの入出力の解明を目指した。ナノ領域の電流-電圧特性の測定および表面ポテンシャルの測定には、金属コートしたカンチレバーを有する原子間力顕微鏡を用いた。有機蒸着膜上での電流-電圧特性では、フタロシアニンの膜厚が厚くなるにしたがって、電気抵抗が大きくなる傾向が見出された。特に、二硫化モリブデン上のフタロシアニン薄膜はエピタキシャル構造を保って層状成長し、膜の層数により電気伝導度が変化した。さらに、シリコンのダングリングボンドに有機材料を直接結合して、その電気特性を調べることも試みた。水素終端されたシリコン(111)面を、ドデセンや5フッ素化スチレン等の溶液内で加熱することにより、自己組織化膜を作製することに成功し、共有結合によって結ばれた有機/無機界面を実現した。自己組織化膜表面は原子スケールで平坦で、高秩序膜の形成が確認された。シリコンの伝導タイプ(p型、n型、ドーピングレベル)を変化させて、さまざまな組み合わせで膜を作製し、その電流-電圧特性および表面ポテンシャル特性を調べた。現在までのところ、有機自己組織化膜は、絶縁的な振る舞いを示していることが確認されているが、量子力学計算も含めた詳細な検討を今後行う予定である。

为了制造分子级电子器件，必须构建其几何和电子结构在原子水平上控制的有机/无机界面。在本研究中，我们以金、二硫化钼、石墨等为基底，制备了酞菁和富勒烯的高度有序纳米结构，旨在阐明界面处载流子的输入和输出。使用带有金属涂层悬臂的原子力显微镜来测量纳米域中的电流-电压特性和表面电位。关于有机气相沉积膜的电流-电压特性，发现随着酞菁膜厚度的增加，电阻趋于增加。特别是，二硫化钼上的酞菁薄膜在保持外延结构的同时分层生长，并且电导率根据膜中的层数而变化。他们还尝试将有机材料直接键合到硅悬挂键上并研究它们的电性能。通过在十二碳烯或五氟化苯乙烯等溶液中加热氢封端的硅（111）表面，我们成功地形成了自组装薄膜，并成功地实现了通过共价键连接的有机/无机界面。自组装膜的表面在原子尺度上是平坦的，并且确认了高度有序的膜的形成。我们制作了具有各种硅导电类型（p 型、n 型、掺杂水平）组合的薄膜，并研究了它们的电流-电压特性和表面电位特性。到目前为止，已经证实有机自组装薄膜表现出绝缘行为，但我们计划在未来进行包括量子力学计算在内的详细研究。