2014 Fiscal Year Annual Research Report
分子間バンド分散の精密観測による有機半導体の電気伝導特性の定量的解明
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24685032
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
山根 宏之 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (50402459)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 薄膜・界面 / 角度分解光電子分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機能性有機分子の集合体（薄膜・結晶）における電気伝導は、有機エレクトロニクスにおける基本的かつ重要な素過程の一つである。エネルギーと波数の関係であるエネルギーバンド分散［E(k)］関係は、物質の電気特性を理解する上で直接的な知見を与える。分子集合体のE(k)関係では、分子スタックの周期性によってエネルギー準位がバンドを形成し、そのバンド幅（分散幅）はスタック間の弱い分子間相互作用によって支配されている（※これを一般的に分子間E(k)関係と呼ぶ）。
本研究では、E(k)関係を決定することができる角度分解光電子分光法（ARPES）を用い、分子集合体の分子間E(k)関係を精密測定することで、有機半導体の弱い分子間相互作用に関する定量的・系統的な評価に挑戦した。
研究1-2年度では、有機エレクトロニクスにおいて重要な分子の一つである金属フタロシアニンの結晶膜を作製し、その分子間E(k)関係を初めて実測することに成功した。その精密測定により、元素毎に異なる分子間相互作用とそのE(k)関係を観測することにも成功した。これらの成果はPhysical Review Letters誌に掲載され、科学新聞および日本工業新聞にも紹介された。
研究最終年度では、弱く物理吸着した多環芳香族炭化水素（PAH）の超構造単分子膜を作製し、その電子状態を精密測定した。この場合、直接的な分子間π-πスタックは存在しないにも関わらず、π軌道の非常に弱い非局在バンドを観測することに成功した。種々の超構造薄膜のARPES測定を行った結果、分子間におけるπ軌道の長距離的相互作用によってπ軌道の非局在化が生じたものと考えられる。
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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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