表面分子修飾による強磁性酸化物の伝導特性制御と有機半導体へのスピン注入

通过表面分子修饰和有机半导体自旋注入控制铁磁氧化物的导电性能

基本信息

批准号：
07J05038
负责人：
中野匡規
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、自己組織化単分子膜(SAMs)が有する高い被覆率及び大きな永久双極子モーメントに着目し、SAMsをキャリアドープ層兼スピン注入層として導入することによって強磁性半導体CoドープTiO_2の伝導特性制御の実現、及び有機半導体への効率の良いスピン注入の実現を目指している。始めに、これまでに確立したSAMsを形成するための技術と導電性高分子のPEDOT:PSSを用いて界面のバンドアライメントを評価するための技術を組み合わせて、異なる永久双極子モーメントを有するSAMsがPEDOT:PSS/ZnO接合のバンドアライメントに与える影響を検討したが、顕著な効果は観測されなかった。これには用いている有機シラン系のSAMsの配向性が悪いことが原因として挙げられる。現在では分極効果の観点からより有望なカルボン酸系のSAMsを再現性良く形成する手法を確立しており、同SAMsがバンドアライメントに与える影響を引き続き検討する。本研究を遂行する過程で見出した透明な有機ショットキー電極(PEDOT:PSS)をZnOに適用することにより、産業的に極めて重要性の高い高性能紫外線センサーと高移動度電界効果トランジスターを実現することに成功した。特に、Mgを添加してバンドギャップを制御したZnO(Mg_xZn_<1-x>O)とPEDOT:PSSの接合では、Mg組成を制御することによって高い効率を維持したまま応答波長を制御することが可能であり、応用上極めて有用である。また、ショットキー接触を介した電界効果によってZnO/Mg_xZn_<1-x>Oヘテロ構造における量子ホール効果を精密に制御可能であることを初めて見出した。

本研究针对自组装单层(SAM)的高覆盖率和大永久偶极矩的特点,引入SAM作为载流子掺杂层和自旋注入层来提高铁磁半导体共掺杂TiO_2的电导率。我们的目标是实现有机半导体的性能控制和高效自旋注入。首先，通过结合先前建立的 SAM 形成技术和使用导电聚合物 PEDOT:PSS 评估界面能带排列的技术，我们研究了具有不同永久偶极矩的 SAMs 对 PEDOT:PSS/ZnO 能带排列的影响。结，但未观察到显着影响。这可能是由于所使用的有机硅烷 SAM 的取向较差所致。目前，我们已经建立了一种具有良好重现性的基于羧酸的SAM的形成方法，从偏振效应的角度来看，该方法更有前景，我们将继续研究这些SAM对能带排列的影响。通过将本研究过程中发现的透明有机肖特基电极（PEDOT:PSS）应用于ZnO，我们将实现在工业上极其重要的高性能紫外线传感器和高迁移率场效应晶体管。特别是，在通过添加Mg和PEDOT:PSS来控制带隙的ZnO(Mg_xZn_ 1-x O)的结中，通过控制Mg的组成，能够在维持高效率的同时控制响应波长。并且在应用中非常有用。我们还首次发现ZnO/Mg_xZn_<1-x>O异质结构中的量子霍尔效应可以通过肖特基接触通过电场效应精确控制。