導電性LB膜の電子物性制御に関する研究

导电LB薄膜电子性能控制研究

基本信息

批准号：
13750008
负责人：
大貫等
金额：
$ 1.09万
依托单位：
東京商船大学
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に引き続き、電界効果トランジスター(FET)型基板を用いたLB膜の外部電場による電子物性制御の研究を行った。それまでに我々はEDT-TTFと脂肪酸から成るLB膜の電界効果特性を見いだしていた。しかし、絶縁層として用いている酸化アルミニウム層の良質な薄膜形成が非常に困難である点と、素子に流れるキャリアの移動度が非常に低い点が問題となり、本年の研究ではこれら問題点の解決に主眼を置いた。試行錯誤の末、絶縁層として酸化シリコンを使用し、LB膜の構成分子としてアクセプター系のTCNQ誘導体を用いることで、安定なゲート絶縁性とキャリア移動度の大幅な増大が見られることが分かった。また真空下で計測できるよう測定系を再構築したところ、素子特性の再現性が非常に良く取れることが明らかにされた。以下に、作成されたFET素子の特性および評価結果を示す。長鎖アルキル基を有するTCNQ誘導体LB膜ではnチャンネル型のFET出力特性が得られることが、今回初めて明らかにされた。しかし、そのキャリア移動度は長鎖アルキル基の長さによって大きな差があることも分かった。すなわち、偶数個の炭素原子からなるアルキル基を有するLB膜では、移動度が約1x10^<-5>cm^2V^<-1>s^<-1>とLB膜としては比較的大きな値を示すが、奇数個のそれでは移動度が上記値の約1/5以下に低下してしまう。移動度低下の原因をさぐるため、これら試料に関してX線回折法による膜構造の解析を試みた。その結果、奇数個炭素から成るアルキル基を持つ分子のLB膜では、アルキル鎖部分の偶奇効果によるパッキング構造の乱れを引き起こしており、この乱雑な構造がキャリア移動度を大きく減少させていることが明らかになった。以上の結果は、より整った膜構造を実現すれば、さらに高いFET特性が得られるであろうことを示唆している。これらの研究成果はInternational Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2002および第50回応用物理学関係連合講習会において公表された。

继去年之后，我们进行了利用场效应晶体管（FET）型基板利用外部电场控制LB薄膜的电子特性的研究。至此，我们发现了EDT-TTF和脂肪酸组成的LB薄膜的场效应特性。然而，用作绝缘层的氧化铝层存在形成高质量薄膜极其困难，并且流过器件的载流子迁移率极低的问题。今年的研究旨在解决重点是解决这些问题。经过多次尝试和错误，发现通过使用氧化硅作为绝缘层和基于受主的TCNQ衍生物作为LB膜的构成分子，可以观察到稳定的栅极绝缘和载流子迁移率的显着增加。此外，当重建测量系统以便可以在真空下测量时，表明器件特性的再现性非常好。所制作的FET器件的特性及评价结果如下所示。这是首次揭示具有长链烷基的TCNQ衍生LB薄膜可以提供n沟道FET输出特性。然而，还发现载流子迁移率根据长链烷基的长度而显着变化。换句话说，在具有偶数个碳原子组成的烷基的LB膜中，迁移率约为1x10^<-5>cm^2V^<-1>s^<-1>，这是一个相对较低的迁移率。对于LB膜而言，该值较大，但是，如果它们的数量为奇数，则迁移率将下降至上述值的约1/5或更小。为了研究迁移率下降的原因，我们尝试使用 X 射线衍射分析这些样品的薄膜结构。结果发现，在含有奇数个碳原子的烷基分子的LB膜中，由于烷基链部分的奇偶效应，堆积结构出现无序，这种无序结构大大降低了载流子迁移率事情变得清楚了。上述结果表明，如果实现更有序的膜结构，将会获得更高的FET特性。这些研究成果在2002年国际合成金属科学技术会议和第50届应用物理学会研讨会上公布。