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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Investigation of the nucleation processes in thin film growth of organic semiconductors by simultaneous measurement of QCM and X-ray scattering

Research Project

Project/Area Number 19K05265
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

松原 亮介  静岡大学, 工学部, 助教 (60611530)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords有機薄膜 / 薄膜成長 / 有機半導体 / n-アルカン / 水晶振動子マイクロバランス / 微小角入射X線回折
Outline of Annual Research Achievements

本研究では水晶振動子マイクロバランス(QCM)法および微小角入射X線回折(GIXD)のその場同時測定により有機半導体薄膜形成初期における構造形成過程を明らかにすることを目的としている。初年度においてペンタセンのQCM-GIXD同時測定に成功し、安定核形成前の準安定状態の存在を支持する結果が得られた。さらに2年目にはGIXD測定は行えなかったものの、アルキル修飾クオーターチオフェンに関して実験室でのQCM単独測定によりアルキル鎖の効果を確認することができた。
最終年度となる2021年度もGIXD測定を行うことはできなかったが、前年度までの結果を受けて、有機半導体薄膜成長に対するアルキル鎖の影響を調査するための実験を行った。具体的にはモデル分子としてn-アルカンを用い、鎖長の異なるn-アルカン(テトラテトラコンタン(TTC、C44H90)、オクタコサン(C28H58)、エイコサン(C20H44))の薄膜成長過程についてQCM測定を行った。
TTCの薄膜成長では、ペンタセンと同様に核形成前に準安定なクラスターが形成されることを存在を示唆する結果が得られた。一方で鎖長の短いエイコサンでは準安定クラスターの形成は確認されなかった。鎖長が長いほど分子間相互作用が強くなることから、分子間相互作用の強さが準安定状態の形成に寄与していることが示唆された。次に、核形成後の薄膜成長様式に注目するとエイコサンでは基板温度に依存して少なくとも4パターンの成長様式が確認されたのに対しTTCでは確認されなかった。両者の間の鎖長を持つオクタコサンではエイコサンより1つ少ない3パターンの成長様式が確認された。このことから鎖長が短くなるにつれて、分子-分子間相互作用が弱くなり分子-基板間相互作用の影響が相対的に無視できなくなってくるために成長条件によって多様な成長様式を取るようになることが示唆された。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Coupling of molecular vibration and metasurface modes for efficient mid-infrared emission2022

    • Author(s)
      Nishijima Yoshiaki、Morimoto Shinya、Bal?ytis Armandas、Hashizume Tomoki、Matsubara Ryosuke、Kubono Atsushi、To Naoki、Ryu Meguya、Morikawa Junko、Juodkazis Saulius
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 10 Pages: 451~462

    • DOI

      10.1039/D1TC04519A

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] In-situ observation of pentacene thin-film growth by simultaneous measurement using 2D-GIXD and QCM2021

    • Author(s)
      R. Matsubara, Y Ozaki, Y Abe, M. Kikuchi, D. Kuzuhara, N. Yoshimoto, and A. Kubono
    • Organizer
      2021 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 真空蒸着による有機薄膜形成過程における入射分子温度の評価2021

    • Author(s)
      松原亮介, 東武志, 阿部峰大, 久保野敦史
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] 液晶蒸着薄膜形成過程における粘弾性変化の基板温度依存性2021

    • Author(s)
      松原亮介, 杉山夏輝, 久保野敦史
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 蒸着による液晶薄膜形成過程における粘弾性変化の温度依存性2021

    • Author(s)
      松原亮介, 杉山夏輝, 高橋亮太, 久保野敦史
    • Organizer
      2021年日本液晶学会討論会
  • [Presentation] 蒸着重合法による高分子薄膜の作製と防錆・防汚膜への応用2021

    • Author(s)
      松原亮介, 久保野敦史
    • Organizer
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Invited
  • [Remarks] 静岡大学 久保野・松原研究室ホームページ

    • URL

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

URL: 

Published: 2022-12-28  

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