有機単分子膜の光・変位電流変換機能と単分子膜メモリー素子の開発に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452170
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 岩本 光正 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40143664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 徹 東京工業大学, 工学部, 助手 (00205139)
• Keywords: 光・変位電流変換 / トンネル電流 / 非弾性トンネルスペクトル / 有機単分子膜 / 変位電流 / 光異性化 / メモリー素子

Research Abstract

研究は、ほぼ当初の予定通り進められたが、本研究で得られた結果を要約すると以下の様になる。
[1]水面上単分子膜の光・変位電流変換機能に関する研究
単分子膜の光異性化にともなう光・変位電流変換を定量的に評価できるようなシステムに作り上げることができた。そして、単分子膜の光刺激による単分子膜内での分子の構造変化(例、シス-トランス光異性化)に伴う双極子の動的挙動が捉えられるようになった。また、当初の計画には無いが、液晶とアゾ系分子との混合膜で、変位電流を計測することにより、液晶とアゾ分子間の相互作用と変位電流の関係が明らかにできる見通しを得た。
[2]固体基板上の有機単分子膜の光・変位電流変換および光記憶素子の開発
Air gap付きの金属/単分子膜/Air gap/金属構造の素子を作製し、電流計を通した閉回路にて、光刺激による単分子膜の構造変化に起因して双極子が動的に挙動することで発生する変位電流の検出を行ない。単分子膜の分極に関する研究を行なった。アゾ系分子のシス-トランスの光異性化に着目し、研究を実施し異性化に伴う変位電流の検出に成功した。さらに、当初計画しなかったが、偏光-変位電流変換という新しい変換システムに道が拓かれた。これにより、分子膜の面内配向も偏光変位電流により評価できる見通しが得られた。
[3]分子膜層間での電子移動の機構に関する研究
また、同様の構造の2層積層膜を用いたセルを試作し、層間の電子移動に基づく変位電流の検出を試み、その特性の定量評価(電子移動量など)を行ない、分子膜の光・変位電流変換型の分子膜光記憶素子に関する基礎的な研究をすることができた。研究により、アクセプターとドナの順序を入替えた2分子積層膜形成により、変位電流の発生の方向が逆になることを見出した。
以上の様に、本研究により有機分子膜の電子機能の一端が明らかとなった。今後は、変位電流のスペクトル解析、分子膜内での電子移動、刺激の伝達、さらには界面電子物性の評価等の研究が必要と思われる。

Research Products

• [Publications] Mitsumasa IWAMOTO and Atsushi FUKUDA: "Photoinduced Surface potential in Polyimide Langmuir-Blodgett Films" Jpn.J.Appl.Phys.32. 860-863 (1993)
• [Publications] Mitsumasa IWAMOTO.,Yuichiro KANAI et.al.: "Maxwell-displacement current across monolayer polyimide Langmuir-Blodgett Films with azpbenzene by photoisomerization" J.Appl.Phys.74. 1131-1137 (1993)
• [Publications] Masami WADA,Tohru KUBOTA and Mitsumasa IWAMOTO: "Investigation of Electron Transport properties of Polyimide Langmuir-Blodgett Films containing Porphyrin by d^2V/dI^2-V Measurement" Jpn.J.Appl.Phys.32. 3683-3871 (1993)
• [Publications] Haruhiko NARUSE,Koji OHNISHI,Mitsumasa IWAMOTO: "Displacement current generation from spread Monolayers of poly(vinylalcohol)s Bearing Azobenzene Sides" Jpn.J.Appl.Phys.32. 2832-2836 (1993)
• [Publications] 岩本光正: "高分子LB膜の界面電子物性とその応用" 表面. 31. 361-374 (1993)
• [Publications] Tohru KUBOTA and Mitsumasa IWAMOTO: "Measurement of displacement current across single monolayers with thermal stimulation" Rev.Sci.Instrumn.64. 2627-2631 (1993)
• [Publications] Eiji ITOH.Atsushi FUKUDA et.al.: "Electrification and space charge distribution Measurement in Polyimide LB films by Surface Potential Method" 1993 International Workshop on Electrical Insulation. Sept.6-8. 253-256 (1993)
• [Publications] Tohru KUBOTA,Masami WADA et.al.: "Electron Tunneling Process Through PI LB Films and Quantum States in PORPI Monolayer films" 1993 International Workshop on Electrical Insulation. Sept.6-8. 143-146 (1993)
• [Publications] Haruhiko NARUSE.Mitsumasa IWAMOTO et.al.: "Displacement Current Generation Across Single Monolayers of Ponolayers" 6th international Conference on Organized Molecular Films. P-1.19. 169-169 (1993)
• [Publications] Haruhiko NARUSE.Hisashi YOSHIDA et.al.: "Detection of photoregulation in a mixed monolayer system with liquid crystal and azobenzene polymer by a Displacement-current measuring technigue" 6th international Conference on Organized Molecular Films. P-1.20. 170-170 (1993)
• [Publications] Mitsumasa IWAMOTO,Masami WADA et.al.: "Electron transport mechanism through polyimide LB films containing porphyrin" 6th international Conference on Organized Molecular Films. P-6.4. 298-298 (1993)
• [Publications] Mitsumasa IWAMOTO,Atsushi FUKUDA et.al.: "Surface potential of Heat-treated PI Langmuir-Blodgett Films" 6th international Conference on Organized Molecular Films. P-6.5. 299-299 (1993)
• [Publications] 伊東栄次,福田篤志,岩本光正: "ポリイミドLB膜の帯電特性と電荷分布測定" 静電気学会誌. 17. 352-358 (1993)
• [Publications] 福田篤志,伊東栄次,岩本光正: "金属/ポリイミドLB膜界面の電気現象" 電気学会論文誌. 113-A. 777-784 (1993)
• [Publications] 金井裕一朗,成瀬晴彦,岩本光正: "アゾベンゼンを含む単分子膜の光変位電流" 素材物性学雑誌. 6. 12-18 (1993)
• [Publications] Masahito KUSHIDA,Mitsumasa IWAMOTO: "Study on the Electrical Conduction mechanism in Al_2O_3/polyimide Langmuir-Blodgett Film Systems" Jpn.J.Appl.Phys.32. 4709-4713 (1993)
• [Publications] Mitsumasa IWAMOTO: "Maxwell Displacement Current Generation Across Single Monolayers" 6th international Conference on Organized Molecular Films. TI-PM-6. 63-63 (1993)
• [Publications] 久保田徹,福田篤志,伊東栄次,岩本光正: "ポリイミドLB膜の電子伝導と帯電特性" Polymer preprints. 42. 4783-4785 (1993)
• [Publications] Masahito KUSHIDA,Mitsumasa IWAMOTO et.al.: "Study on the Dielectric Loss tan o of MIM and MIMIM Junctions with Polymide LB films" 6th international Conference on Organized Molecular Films. P-6.12. 306 (1993)
• [Publications] Tohru KUBOTA,Yoshiro TAKAHASHI et.al.: "Study on the thermally Stimulated Discharge in single monolayers and hetero structured films" 6th international Conference on Organized Molecular Films. P-6.10. 306 (1993)
• [Publications] 久保田徹,高橋佳大,岩本光正: "有機単分子膜の熱刺激変位電流" 電子情報通信学会技術研究報告. 448. 63-68 (1993)
• [Publications] 吉田久,成瀬晴彦,大西孝二,市村國宏他: "変位電流法による液晶混合単分子膜の評価" 電子情報通信学会技術研究報告. 61. 27-32 (1993)
• [Publications] 伊東栄次,福田篤志,岩本光正: "表面電位法によるポリイミドLB膜の帯電とその空間電荷分布測定" 電子情報通信学会技術研究報告. 61. 51-56 (1993)
• [Publications] 岩本光正: "有機分子膜の界面評価" 電子情報通信学会技術研究報告. 213. 25-30 (1993)
• [Publications] Mitsumasa IWAMOTO and Tohru KUBOTA: "Electron transport mechanism through polyimide Langmuir-Blodgett films possesing functional entities" 電気学会研究会試料 誘電・絶縁材料研究会. 19-24 (1993)
• [Publications] 岩本光正,工藤一浩,八瀬清: "有機超薄膜エレクトロニクス" 培風館, 230 (1993)
• [Publications] 岩本光正,夫龍淳,谷口彬雄 編者: "有機半導体の実用化技術" サイエンスフォーラム, (1993)