金属薄膜上有機超薄膜の表面プラズモン励起を利用した構造評価と機能に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650303
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 加藤 景三 新潟大学, 大学院自然科学研究科, 助教授 (00194811)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新保 一成 新潟大学, 工学部, 助教授 (80272855) ; 金子 双男 新潟大学, 工学部, 教授 (20016695)
• Keywords: 表面プラズモン / 有機超薄膜 / LB膜 / 全反射減衰法 / 光散乱 / 放射光 / 光電変換

Research Abstract

本研究では,金属薄膜上に作製された有機超薄膜の構造評価を表面プラズモン(SP)励起を利用した光学測定,すなわち全反射減衰(ATR)法および光散乱法などを用いて詳しく行った。有機超薄膜としては,ナノメートルオーダの分子長で制御された膜厚を有する秩序構造を持つLB膜を使用した。
まず,表面プラズモン(SP)励起を利用したより高感度な全反射減衰(ATR)および光散乱測定装置を構成した。そして,ガラス基板上に主としてAg薄膜を真空蒸着し,種々のLB膜を累積し評価した。アラキジン酸LB膜のATR特性や光散乱特性から,膜構造を評価した。特に,散乱光の解析からLB膜表面の凹凸の情報が得られることを明らかにした。また,メロシアニン色素LB膜などにおいては,色素とSPとの相互作用により散乱光が強められていると考えられた。さらに,スピロピランやアゾベンゼンなどの光異性化LB膜については,光異性化に伴うATR特性や光散乱特性等の変化を調べ,光異性化に伴う可逆的な変化を観測した。そして,光学特性や光機能について検討した。次に,ATR法とは逆に,空気側から光を入射し,プリズム側に観測される放射光の測定についても検討した。メロシアニン色素LB膜についての結果から,観測された放射光の角度分布や強度は,LB膜の光学特性が強く影響していると考えられた。さらに,メロシアニン色素LB膜を用いた光電変換素子も作製し,SP励起により短絡光電流の増大することを明らかにした。
以上の結果より,金属薄膜と有機超薄膜の界面に励起されたSPを利用した測定法により,膜構造の高精度な評価が可能であることを明らかにした。また,SP励起を利用することにより,SPと色素分子との相互作用なども期待され,種々の応用が可能と考えられる。

Research Products

• [Publications] Tetsuo Fukami: "Attenuated Total Reflection Properties and Complex Dielectric Constants in Azobenzene LB Films Adsorbing Cyanine Dyes" Proc.of Korea-Japan Joint Forum '98 Organic Materials for Electronics and Photonics. PIII-6. 72 (1998)
• [Publications] Yusuke Aoki: "Evaluation of Surface Roughness of Metal Thin Films and Langmuir-Blogett Ultrathin Films from Scattered Light Due to Surface Plasmon Polariton" Proc.of Korea-Japan Joint Forum '98 Organic Materials for Electronics and Photonics. PIII-14. 82 (1998)
• [Publications] 青木裕介: "表面プラズモン励起による有機超薄膜からの光放射特性" 電子情報通信学会技術研究報告. 98,162. 43-48 (1998)
• [Publications] 深海徹夫: "シアニン色素吸着アゾベンゼンLB膜の光吸収と全反射減衰特性" 電気学会誘電・絶縁材料研究会資料. DEI-98-53. 7-12 (1998)
• [Publications] Yusuke Aoki: "Evaluation of Arachidic Acid Langmuir-Blodgett Ultrathin Films on Silver Thin Films from Scattered Light Using Surface Plasmon Polariton Excited at the Interfaces" IEICE Transactions of Electronics. E81-C,7. 1098-1105 (1998)
• [Publications] Yusuke Aoki: "Scattered Light Due to Excited Surface Plasmon in Arachidic Acid LB Ultrathin Films on Silver Thin Films" Thin Solid Films. 327-329. 360-363 (1998)
• [Publications] 深海徹夫: "シアニン色素吸着アゾベンゼンLB膜の光異性化と光学特性" 第59回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 17a-P8-21. 1073 (1998)
• [Publications] 青木裕介: "表面プラズモン励起散乱光測定によるLB超薄膜の表面粗さの評価" 第59回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 17p-P8-2. 1074 (1998)
• [Publications] 青木裕介: "表面プラズモン励起によるメロシアニン色素LB膜の光散乱" 電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集2. C-13-6. 161 (1998)
• [Publications] 寺門 満: "金属/色素LB膜からの指向性光放射" 平成10年度電子情報通信学会信越支部大会講演論文集. H9. 213 (1998)
• [Publications] 竹内俊仁: "Ag薄膜上TCNQ LB膜の全反射減衰・光散乱特性" 平成10年度電子情報通信学会信越支部大会講演論文集. I2. 219 (1998)
• [Publications] 江部貴明: "表面プラズモンを利用したメロシアニンLB膜の光電変換特性" 第8回電気学会東京支部新潟支所研究発表会予稿集. I-9. 21-22 (1998)
• [Publications] 青木裕介: "表面プラズモン励起によるLB超薄膜の散乱光測定" 平成10年度日本物理学会北陸支部,応用物理学会北陸・信越支部合同学術講演会講演予稿集. IX-21. 137 (1998)
• [Publications] 深海徹夫: "シアニン色素吸着アゾベンゼンLB膜の異性化と全反射減衰特性" 平成10年度日本物理学会北陸支部,応用物理学会北陸・信越支部合同学術講演会講演予稿集. IX-23. 138 (1998)
• [Publications] 青木裕介: "表面プラズモン励起による銀薄膜上メロシアニンLB膜からの光放射" 平成11年電気学会全国大会講演論文集. 431(発表予定). (1999)
• [Publications] 加藤景三: "LB膜と界面-表面プラズモン励起を利用した金属薄膜上LB膜の構造評価と機能-" 平成11年電気学会全国大会講演論文集. S.7-7(発表予定). (1999)
• [Publications] 江部貴明: "表面プラズモン励起を利用したメロシアニンLB膜光電素子の光電流特性" 第46回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. 29p-W-13(発表予定). (1999)
• [Publications] 青木裕介: "表面プラズモン励起を利用したAg薄膜上メロシアニン色素LB膜からの光放射特性" 第46回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. 29p-W-14(発表予定). (1999)
• [Publications] 小林直子: "表面プラズモン励起を利用した散乱光測定によるスピロピランLB膜の評価" 第46回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. 30p-X-14(発表予定). (1999)