パイ共役分子による低次元超格子ヘテロ界面構造とその電子状態

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360005
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 解良 聡 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 准教授 (10334202)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 有機薄膜 / 有機エレクトロニクス / 自己組織化 / 超格子構造 / 電子状態 / 界面物性

Research Abstract

本研究では極めて詳細な電子分光実験を通して、有機半導体薄膜の電子構造の観点から、その背景に広がる独特な電子物性を理解すべく研究を進めている。弱い相互作用で結ばれた分子性固体中の電荷の動きを如何にして捉えるか、電子論として如何に物理的に記述できるかが命題である。光電子分光法という古来の手法を高精度測定を通じて斬新に活用することにより、キャリア伝導機構の重要な因子である再配向エネルギーとトランスファー積分の両者に直接的に踏み込むことができる。今年度の主な成果として、以下があげられる。
＜有機ヘテロ超格子単分子膜の構造と局所電子状態＞
ドナー(D)・アクセプター(A)界面のモデル試料として、グラファイト基板上に銅フタロシアニン(CuPc：D)とフッ化銅フタロシアニン(F16CuOPc：A)の混合蒸着膜を作製した。自己組織化により単分子層内で超格子構造が観測され、D-A分子接合膜が実現していることを走査プローブ顕微鏡により確認した。走査トンネル分光により局所電子状態を評価したところ、隣接分子の違いにより結合エネルギーが顕著に変化している様子を見出した。密度汎関数理論による解析から、弱い相互作用よる分子内電荷分布の再構成が生じていることが分かった。ACS Nanoにて発表。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Understanding the adsorption of CuPc and ZnPc on noble metal surfaces by combining quantum-mechanical modelling and photoelectron spectroscopy (2014)
  • Author(s): Y.L.Huang, E.Wruss, D.A.Egger, S.Kera, N.Ueno, W.A.Saidi, T.Bucko, A.T.S.Wee, and E.Zojer
  • Journal Title: Molecules Volume: 19 Pages: 2969-2992
  • DOI: 10.3390/molecules19032969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Energy Level Realignment in Weakly Interacting Donor-Acceptor Binary Molecular Networks (2014)
  • Author(s): J.-Q.Zhong, X.Qin, JiaLin Zhang, S.Kera, N.Ueno, A.T.S.Wee, J.Yang, W.Chen
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 8 (2) Pages: 1699-1707
  • DOI: 10.1021/nn406050e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seleno groups control the energy-level alignment between conjugated organic molecules and metals (2014)
  • Author(s): J.Niederhausen, S.Duhm, G.Heimel, C.Burker, Q.Xin, A.Wilke, A.Vollmer, F.Schreiber, S.Kera, J.P.Rabe, N.Ueno, and N.Koch
  • Journal Title: J. Chem. Phys. Volume: 140 Pages: 014705-1-11
  • DOI: 10.1063/1.4858856
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitatively identical orientation-dependent ionization energy and electron affinity of diindenoperylene (2013)
  • Author(s): W.N.Han, K.Yonezawa, R.Makino, K.Kato, A.Hiderhofer, R.Murdey, R.Shiroishi, H.Yoshida, N.Sato, N.Ueno, and S.Kera
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 103 Pages: 253301-1-4
  • DOI: 10.1063/1.4850531
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron affinity of pentacene thin film studied by radiation-damage free inverse photoemission spectroscopy (2013)
  • Author(s): W.N.Han, H.Yoshida, N.Uneo, and S.Kera
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 103 Pages: 123303-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4821445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gap States In Pentacene Thin Film Induced By Inert Gas Exposure (2013)
  • Author(s): F.Bussolotti, S.Kera, K.Kudo, A.Kahn and N.Ueno
  • Journal Title: Phys .Rev. Lett. Volume: 110 Pages: 267602-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.267602
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental reorganization energies of pentacene and perfluoropentacene: Effects of perfluorination (2013)
  • Author(s): S. Kera, S. Hosoumi, K. Sato, H. Fukagawa, S. Nagamatsu, Y. Sakamoto, T. Suzuki, H. Huang, W. Chen, A. T. S. Wee, V. Coropceanu, and N. Ueno
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 117 Pages: 22428-22437
  • DOI: 10.1021/jp4032089
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pentacene on Ag(111): Correlation of bonding distance with intermolecular interaction and order (2013)
  • Author(s): S. Duhm, C. Burker, J. Niederhausen, I. Salzmann, T. Hosokai, J. Duvernay, S. Kera, F. Schreiber, N. Koch, N.Ueno, and A. Gerlach
  • Journal Title: ACS Appl. Mater Interfaces Volume: 5 Pages: 9377-9381
  • DOI: 10.1021/am402778u
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 有機半導体の電子状態の特徴と電気伝導特性 (2014)
  • Author(s): 解良聡
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 20140328-20140328
  • Invited
• [Presentation] Anisotropy of electron-phonon coupling for pentacene monolayer (2013)
  • Author(s): S. Kera, F. Bussolotti, N. Ueno
  • Organizer: 7th edition of the international workshop on Electronic Structure and Processes at Molecular-Based Interfaces
  • Place of Presentation: ワイツマン研究所（イスラエル）
  • Year and Date: 20130527-20130603
  • Invited