2017 Fiscal Year Research-status Report
Studies of thermoelectric conversion characteristics in metal/ single-molecule / metal junctions for highly efficient organic thermoelectric devices
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17K19104
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 亮 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20343741)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 単分子接合 / 熱電変換 / ナノ接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２９年度の実施予定項目と状況を下に記す。
1. 走査型トンネル顕微鏡(STM)を利用した単分子接合の電流-電圧 (I-V)特性の測定機構の開発：保有機材であるNanonis（SPECS社）のコントローラを、Labviewプログラミングインターフェースで制御することで、単分子接合を作製するための針の上下運動をおこないながら、探針と基板の間の電圧を掃引し、I-V特性を測定する機構を作製した。STM測定には、独自の改良を施した機材を使用したいたため、この機材を駆動するために必要なモーター駆動インターフェースを自作し、必要なアプローチ機構を実装した。実際に、作製した機能を利用し、ダイオード特性を示すと期待される分子についてIV測定を行い、非対称なIV特性の観測に成功した。
2. メカニカリーコントローラブルブレークジャンクション(MCBJ)法用の基板への温度計および加熱機構の取り付け：STMよりも安定に単分子接合を維持できるMCBJ測定ようの基板に取り付けるための、マイクロメートルサイズの抵抗型温度センサ兼加熱機構および、熱電対の作成を電子線リソグラフィーによりおこなった。物理特性測定装置(PPMS）を利用し、制御温度に対する温度センサの出力をモニターすることで、温度センサ部分のキャリブレーションを精密に行った。その結果、試料温度室変化のヒステリシスが検出でき、抵抗センサでは0.01K程度、熱電対では 0.1K程度の精度での温度測定が可能であることがわかった。
3. 金属錯体単分子接合のゆらぎ特性の解明：鉄イオンを中心金属とするターピリジン錯体の単分子接合の電流電圧特性を測定し、電気伝導度が二値間をランダムにスイッチする現象を見出した。1.4Vよりも低い電圧では、高い電気伝導度状態が、1.4Vよりも高い電圧では、低い電気伝導度状態が安定であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実測成果がまだ十分とはいえないが、装置の開発は、ほぼ計画通りの進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現状の装置での測定例をつみ、操作性や作業手順を見直す。
装置の安定性をより確保できるようなマイクロスコープ本体や測定環境に関する改善を行い、早急にターゲットである錯体分子の測定を手がける。
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| Causes of Carryover |
当初、STM装置の改良などのために、FPGAの購入を検討していたが、既存設備の機能を利用することで目的とする機能が実装できることがわかったため、購入を見送った。距離センサ付き圧電素子など、別の必要機材を購入するための資金の一部として利用予定である。
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