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Analysis of initial stage in thin film growth of organic semiconductors by using quartz crystal microbalance

Research Project

Project/Area Number 17K14106
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Applied materials
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

Matsubara Ryosuke  静岡大学, 工学部, 助教 (60611530)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords有機薄膜成長 / 有機半導体 / 水晶振動子マイクロバランス / 核形成過程 / 準安定状態 / 薄膜成長素過程 / 核形成 / 平均基板滞在時間 / 薄膜成長 / 薄膜形成素過程 / リアルタイム解析
Outline of Final Research Achievements

The aim of this research was to elucidate the elementary processes in the initial stage of the thin film growth of organic semiconductors by means of the quartz crystal microbalance (QCM). We developed an in-situ QCM measurement system and measured time evolutions of adsorption amount of pentacene molecules in the initial stage of the thin film growth. In various growth conditions, adsorption characteristics showed the stepwise behavior even though the incident molecular flux was maintained at constant rate. This result was well-explained by a nucleation process considering unstable, meta-stable, and stable states. By analyzing the experimental results with this model, we successfully estimated activation energies in each states, which are crucial factors for the thin film growth.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は水晶振動子マイクロバランス法を有機半導体の薄膜成長評価に応用することで、これまで解析が困難であった核形成過程の解析に成功した。薄膜成長において核形成過程は、薄膜の配向や結晶粒密度といった薄膜構造を決定する最も重要な過程であり、その解析を可能にした本研究の意義は大きい。また、核形成過程の解析が可能になることにより、薄膜構造制御のための指針を得ることが可能になることから、これまでトライアンドエラーで行われてきた有機半導体薄膜の成長条件最適化に貢献することが期待される。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Measurement of incident molecular temperature in the formation of organic thin films2018

    • Author(s)
      Abe Takahiro、Matsubara Ryosuke、Hayakawa Munetaka、Shimoyama Akifumi、Tanaka Takaaki、Tsuji Akira、Takahashi Yoshikazu、Kubono Atsushi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 3S2 Pages: 03EG13-03EG13

    • DOI

      10.7567/jjap.57.03eg13

    • NAID

      40021629339

    • Related Report
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    • Author(s)
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    • Organizer
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    • Author(s)
      松原亮介、久保野敦史
    • Organizer
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    • Invited
  • [Presentation] 水晶振動子マイクロバランス法を用いたペンタセン薄膜形成初期過程の解析2018

    • Author(s)
      羽生大亮、松原亮介、久保野敦史
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      電気学会 電子材料研究会「フレキシブル電子材料とデバイス作製技術」
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      松原亮介, 尾崎幸潤, 竹田治生, 久保野敦史
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      第67回高分子討論会
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  • [Presentation] 有機薄膜蒸着における入射分子温度の測定2018

    • Author(s)
      松原亮介, 東武志, 阿部峰大, 尾崎幸潤, 久保野敦史
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] 水晶振動子マイクロバランス法を用いたペンタセン薄膜形成初期過程の解析2018

    • Author(s)
      羽生大亮, 松原亮介, 久保野敦史
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] 有機薄膜形成における入射分子温度の測定II -基板表面直前における入射分子温度測定2018

    • Author(s)
      阿部 峰大, 尾崎 幸潤, 早川 宗孝, 下山 陽史, 田中 貴章, 辻 朗, 高橋 善和, 松原 亮介, 久保野 敦史
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] 水晶振動子マイクロバランス法を用いたペンタセン薄膜形成初期過程の観察2018

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      羽生 大亮, 松原 亮介, 久保野 敦史
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      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] 有機薄膜形成初期過程における基板-鎖状分子間極性相互作用の影響2017

    • Author(s)
      羽生 大亮, 竹田 治生, 松原 亮介, 久保野 敦史
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Measurement of incident molecular temperature in the formation of organic thin films2017

    • Author(s)
      Takahiro Abe, Munetaka Hayakawa, Akifumi Shimoyama, Takaaki Tanaka, Akira Tsuji, Yoshikazu Takahashi, Ryosuke Matsubara, Atsushi Kubono
    • Organizer
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of organic thin-film growth by using quartz crystal microbalance2017

    • Author(s)
      Ryosuke Matsubara, Daisuke hanyu, Haruki Takeda, Atsushi Kubono
    • Organizer
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
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  • [Remarks] 静岡大学工学部電子物質科学科 久保野・松原研究室ホームページ

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/kubono-lab/

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      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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