2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26287080
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
若林 裕助 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40334205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
千葉 大地 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10505241)
野内 亮 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (70452406)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子性固体 / 有機導体 / 酸化物デバイス / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，物性物理分野で大きく進展している分野に，外部電場によるキャリア注入がある。様々な物性はキャリア数によって制御されるが，従来キャリア数は自由に制御できるものではなく，化学的にドーピングを行なって制御するのが標準的な手法であった。それに対し，外場によるキャリア注入では連続的にキャリア数を制御でき，物性の細かな制御が可能となるのみならず，化学ドーピングで必然的に生じていた結晶の歪なども生じない，新しい物性制御法として注目されている。本研究はこのような電場による物性制御をよりよく理解するために，電場中での界面での物質構造変化を観測することを目的としている。
コバルトの超薄膜に電場を印加することで，強磁性から常磁性に，あるいはその逆に，磁性を制御できることが最近報告された。これは極低消費電力の磁気記憶デバイス等につながる大きな発見であるが，その機構はおろか，超薄膜の構造すらはっきりわかっていない。そこで我々は表面X線回折法を用いて，電場印加の効果を微視的に観測する事を企画した。大型放射光施設SPring-8及びPhoton Factoryを用いて高感度の測定を行った結果，実験精度の範囲で構造やCoの価数に変化は検出されなかった。電場印加によるCo膜厚変化は0.01nm以下であった。これは元々期待されていた「電場による電子密度変化に起因する磁性変化」のシナリオと矛盾しない結果である。
並行して金表面に作製した自己組織化単分子膜に対する電場効果の測定も試み，いくらかの電圧効果が見えているようである。今後，測定法を工夫して定量的な解析ができる高精度なデータの取得を目指す。
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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
初年度の主目的は試料のスクリーニングであった。現段階で，スパッタ法で作成した金属薄膜は原子分解能の観測がほぼ不可能であるという結論に達している。その一方で金表面に作成した自己組織化単分子膜については充分に測定できると判断できる信号を得ており，今後こちらについて注力していくと決定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度に二次元検出器の導入，試料のスクリーニング，及び測定法の検討を行った。二次元検出器は放射光施設に持ち込んで表面X線回折測定に利用できる状態まで整備を行った。試料のスクリーニングの結果，自己組織化単分子膜は測定できる見込みが立ったが，スパッタ法による金属超薄膜は平滑性が不足し，原子分解能の測定が不可能であることが分かった。測定法としては，電気二重層による電場印加を行うが，放射線損傷を抑えるために凍結法を試みた。しかし，凍結法は測定条件を安定化できず，定量的なデータを得ることが大変難しいことが判明した。
そこで，27年度は凍結法を用いない測定で自己組織化単分子膜が，放射線損傷の影響を受ける前に測定できるかどうかを確かめることから始める。これがうまくいくのであればそのまま凍結せずに測定を行う。放射線損傷が激しい場合，安定した条件で測定できる凍結法の測定手順を検討するのが今年度の仕事となる。
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| Remarks |
新聞報道など： 2014年11月21日，日刊工業新聞に報道された。(有機半導体の表面構造、結晶内部と大きく異なる構造が存在－阪大など発見)
JST サイエンスポータル （ニュース速報） 2014年11月10日 に掲載された。
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Research Products
(11 results)
