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Photoelectron spectroscopy study of electronic states at interface between thin metal and organic molecule films

Research Project

Project/Area Number 18K03491
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Hatta Shinichiro  京都大学, 理学研究科, 助教 (70420396)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords有機金属界面 / 光電子分光法 / 低速電子回折法 / 光電子分光 / 低速電子回折 / 有機-金属界面 / 角度分解光電子分光法
Outline of Final Research Achievements

We have investigated electronic structure of monolayer metal-phthalocyanines (MPcs; M=Fe, Co, Ni and Cu), which were deposited on the In double-atomic-layer on Si(111), using angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES). We found interface states derived from the 3d electrons for the monolayer FePc and CoPc, which is probably attributed to the interaction between the out-of-plane 3dxz/3dyz orbitals and the In/Si(111) surface states. In addition, low-energy electron diffraction (LEED) observation revealed that the stronger intermolecular attractive force for the self-organization of FePc and CoPc, compared to NiPc and CuPc. These results showed that the electron configuration of the center metal ions plays an important role in determining the interface electronic interaction and the formation of ordered molecular layers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機分子を利用した電子・光デバイスなどの実用化が進んでいる一方で、まだ微視的に理解が進んでいないため制御が困難とされているのが有機/金属界面の電子構造および電子物性である。本研究の成果は、π共役分子に配位した金属イオンの電子構造が金属表面との相互作用において重要な役割を果たすことを明らかにした。このことは光応答を支配する共役電子系を維持したまま界面の電子構造を変える実例の一つとなった。さらに、有機/金属界面におけるキャリア輸送特性の改善に向けた指針を提供するものとして応用面でも活用されうる知見を与えたと考えている。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Metallic conduction through van der Waals interfaces in ultrathin $$\hbox{Bi}_2\hbox{Te}_3$$ films2021

    • Author(s)
      Hatta Shinichiro、Obayashi Ko、Okuyama Hiroshi、Aruga Tetsuya
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5742-5742

    • DOI

      10.1038/s41598-021-85078-9

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Uniaxially Incommensurate Structure and Metal-insulator Transition of Metallic Indium Monolayer on Si(111)2020

    • Author(s)
      TERAKAWA Shigemi、HATTA Shinichiro、OKUYAMA Hiroshi、ARUGA Tetsuya
    • Journal Title

      Vacuum and Surface Science

      Volume: 63 Issue: 8 Pages: 425-430

    • DOI

      10.1380/vss.63.425

    • NAID

      130007886632

    • ISSN
      2433-5835, 2433-5843
    • Year and Date
      2020-08-10
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    • Author(s)
      八田 振一郎、有賀 哲也
    • Journal Title

      Oyo Buturi

      Volume: 88 Issue: 9 Pages: 613-617

    • DOI

      10.11470/oubutsu.88.9_613

    • NAID

      130007709566

    • ISSN
      0369-8009, 2188-2290
    • Year and Date
      2019-09-10
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      Terakawa Shigemi、Hatta Shinichiro、Okuyama Hiroshi、Aruga Tetsuya
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 100 Issue: 11 Pages: 115428-115428

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.115428

    • NAID

      120006731581

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      Terakawa Shigemi、Hatta Shinichiro、Okuyama Hiroshi、Aruga Tetsuya
    • Journal Title

      Journal of Physics: Condensed Matter

      Volume: 30 Issue: 36 Pages: 365002-365002

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aad7c5

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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