2014 Fiscal Year Annual Research Report
有機分子薄膜の電子状態計測―分子軌道からバンド形成にいたるまでの描像―
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24685004
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 剛司 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90432468)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 2光子光電子分光 / 走査トンネル顕微鏡 / 局所分光 / 鏡像準位 / 有機薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2光子光電子分光法(2PPE)は占有・非占有準位を同時に計測することが可能であり、顕微化によりマイクロメートルスケールで電子状態を可視化できる。一方、高い空間分解能を有する走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて局所分光を行うと、原子・分子レベルにおいて吸着分子の電子状態を計測できる。本研究ではこれらの二つの分光手法を組み合わせ、ナノメートル(nm)から巨視的領域(μm)に至るまでの広範な空間スケールにおいて有機分子吸着表面の電子状態を計測することを目的としている。
本年度は局所分光を重点的に推進した。具体的には、ルブレン多層膜を計測対象に用いた。2PPEではすでに分子由来の非占有準位が複数観測されており、偏光依存測定や、量子化学計算の結果から、それらについて局在性・非局在性があることがわかっている。具体的には、1層膜以下の膜厚において、空間的に広がりを持つ分子軌道（超原子分子軌道 SAMO)がみられた。この準位に励起された電子は、表面非占有準位である鏡像準位とカップリングを起こし、電子励起が顕著になる現象が見られる。
SAMOにおける軌道の空間的広がりを可視化するため、試料電圧を掃引しながらSTM探針と試料の距離依存性を計測し(zV測定)、巨視的分光法で観られた準位との対応付けを行った。また、topo像を数値微分することによってナノスケールでの電子状態マッピングを得ることもできた。これにより、分子に局在する(通常のタイプの）電子状態と、鏡像準位やSAMOのように非局在化している特徴を持つ電子準位を区別することができた。2PPEで得られるような、巨視的領域で成り立つ描像はナノメートルスケールでも同様に得られることが判明し、構造と電子状態の対応を1対1で付けられるようになったといえる。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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