有機/金属及び関連界面の構造・電子構造の解明と制御:有機電子デバイスの基礎として

• Project/Area Number: 12304041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 機能・物性・材料
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 関 一彦 名大, 教授 (80124220)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 久夫 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60232237) ; 大内 幸雄 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60194081)
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥48,280,000 (Direct Cost: ¥42,700,000、Indirect Cost: ¥5,580,000); Fiscal Year 2002: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2001: ¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000); Fiscal Year 2000: ¥24,100,000 (Direct Cost: ¥24,100,000)
• Keywords: 界面 / 電子構造 / 光電子分光法 / ペニングイオン化電子分光法 / ケルビン法 / フタロシアニン / フェルミ準位 / 自己組織化単分子膜 / 紫外光電子分光 / X線光電子分光 / バンドの曲がり / ITO / 仕事関数 / ポリ(テトラフルオロエチレン)

Research Abstract

昨年度に引き続いて、有機/金属および有機/有機界面についての研究を進展させている。具体的には次のような研究を行った。
1.界面電子構造の基礎的研究の展開として、フラーレン分子C60を種々の界面上に堆積させた界面について、ケルビン法による電子構造研究を行った。この結果、以前に測定していた正孔輸送材TPDの場合と異なり、界面を作る金属、有機両相の間で、数百nmの十分厚い膜厚ではフェルミ準位の一致が成り立つこと、しかし他の研究者によって報告されていた、界面数層での「フェルミ準位一致」は実は界面における分子と金属の強い相互作用によるピンニングによるものであり、今回観測されたバルク状態でのフェルミ準位一致に至るには、バンドの曲がりに対応する変化が起こっていることを明らかにした。また、C60堆積前に金属を大気にさらすと、堆積初期にあらわれる界面電気二重層の大きさが大きく変化し、その方向は金属表面が大気にさらすことで酸化などを受けて不活性化するとして定性的には説明できることを示した。
以上の研究において、本研究費で購入した諸種の実験用機器の利用が非常に有効であった。
2.応用に関連した有機/有機界面の例として、C60と銅フタロシアニンの界面の電子構造を光電子分光法、ペニングイオン化電子分光法で測定した。この結果、界面電気二重層についての知見をえた他、これら電子分光法による測定には、界面での電荷移動が場合によってはブロックされることによる一見異常な効果が含まれ得るので、実験結果の解釈には注意を要することが明らかとなっった。
3.メンバーであるハイデルベルグ大学のグルンツエ、ザルニコフ両氏のグループと、有機でバイスの電極修飾に関連した高分子表面、自己組織化単分子膜についての研究を行った。具体的には、メンバーの大内とザルニコフはこの一環として米国放射光施設ALSに出向いて、高分子表面についての軟X線吸収実験を行った他、名古屋大学で自己組織化単分子膜についてのケルビン法による測定を行った。

Research Products

• [Publications] K.Seki: "Organic/Metal Systems Studied by Electron Specroscopies and Other Techniques"Synth. Met.. 119(1-3). 19-24 (2001)
• [Publications] N.Hayashi: "Energy Level Alignment and Band Bending at TPD/Metal Interfaces Studied by Kelvin Probe Method"Synth. Met.. 121(1-3). 1717-1718 (2001)
• [Publications] H.Oji: "Metal-on-p-Sexiphenyl Films Studied by Electron Spectroscopies"Synth. Met.. 121(1-3). 1721-1722 (2001)
• [Publications] E.Ito: "Electronic Structures of TPD/Metal Interfaces Studied by Photoemission and Kelvin Prove Method"Appl. Surf. Sci.. 175-176. 407-411 (2001)
• [Publications] N.Koch: "Combined Photoelectron and Metastable Atom Electron Spectroscopy Study of n-Doped Oligophenylene Thin Films"Appl. Surf. Sci.. 175-176. 764-768 (2001)
• [Publications] K.Seki: "Electronic Structure of Organic/Metal Interfaces"Thin Solid Films. 393. 298-303 (2001)
• [Publications] K.Sugiyama: "Dependence of Indium-Tin-Oxide Work Function on Surface Cleaning Method as Studied by Ultraviolet and X-ray Photoemission Spectroscopies"J.Appl.Phys.. 87(1). 295 (2000)
• [Publications] T.Miyamae: "Intramolecular Energy Band Dispersion in Oriented Thin Films of n-CF_3(CF_2)_<22>CF_3 Observed by Angle-Resolved Photoemission with Synchrotron Radiation"J.Chem.Phys.. 112(7). 3333 (2000)
• [Publications] H.Ishii: "Energy Level Alignment and Band Bending at Model Interfaces of Organic Electroluminescent Devices"J.Lumin.. 87-89. 61 (2000)
• [Publications] N.Hayashi: "Energy Level Alignment and Band Bending at TPD/Metal Interfaes Studied by Kelvin Method"IEICE Trans.Electron. (2000)
• [Publications] 伊藤英輔: "有機/金属界面の電子構造を電子分光法やケルビン法で探る"表面. 38(11). 517 (2000)