誘導電流測定を基礎とした水面上単分子膜の配向制御と有機超薄膜(LB膜)の電子機能

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550239
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岩本 光正 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40143664)
• 研究分担者: 久保田 徹 東京工業大学, 工学部, 助手 (00205139)
• キーワード: LB膜 / 誘導電流測定法 / 配向制御 / トンネル接合 / ジョセフリン接合素子 / 相転移 / 双極子能率 / ポリイミドLB膜

研究概要

本研究では、誘導電流法の理論的基礎の確立をすること、この電流計測システムを開発すること、作製したシステムを用いて水面上分子の動的な素過程を計測すること、さらに電界により水面上分子の配向制御の実現を目指した。また、ポリイミドLB膜を用いてトンネル接合素子の試作を試みた。主な成果は以下の通りである。
1.誘導電流法の原理の理論的検討
本研究以前に既に、平行平板電極の系については解析を終了していたが、より現実的なシステムを作るためにその一般化を行なった。その結果、水面に対して平行な電極でなくてもラプラス場が計算できれば水面上に誘導される電荷量が理論的に算出できる事が明かとなった。これにより、より一般的な誘導電流を測定するシステムの基礎を確立することができた。
2.誘導電流計測システムの開発
本研究の以前には、誘導電流を計測することは可能であったが、圧縮時に原因不明の急激な電流変化が認められた。本研究ではこの原因が、トラフ端の水面の影響である事が実験的、理論的に明かとなった。そこで、水面上部電極をシ-ルドすることでその影響をさけ、水面上単分子膜本来が持つ動的挙動に起因した電流スペクトルを得ることに成功した。
3.誘導電流による単分子膜の動的挙動の検出
水面上単分子膜の研究に最も一般的に用いられる直鎖飽和脂肪酸を用いて誘導電流の測定を試みた。ステアリン酸単分子膜の測定により、単分子の動的挙動が感度よく捉えられる事が明らかとなった。
4.水面上単分子膜の配向制御
電極と水面間に直流電界を加え、分子の配向制御を試みた。現在の測定系ては分子を配向制御するためには、大きな永久双極子能率を持った分子を選ぶこと、あるいは電極を水面に近づける工夫が必要てあることが理論的、実験的に明かとなった。
5.ポリイミドLB膜を用いたトンネル接合素子の試作
昨年度は作製プロセスに問題があり、ポリイミドを絶縁層とするジョゼフソン接合素子の試作に成功しなかったが、今年度はこの目標を達成できた。ただし、本研究では理想的なトンネル形の素子の成功にまではいたらなかった。また、トンネル伝導機構の解明に向けた足掛をえた。

研究成果

• [文献書誌] Mitsumasa IWAMOTO & Yutaka MAJIMA: "Investigation of a fatty acid monolayer at the air/water interface using a current-measuring tevhnique" international Conference on LB films.Tsukuba AP-2,. 4th. 182-183 (1989)
• [文献書誌] Mitsumasa IWAMOTO.Tohru KUBOTA & Matsuo SEKINE: "Electrical properties of polyimide Langmuir-Blodgett films sandwiched between superconducting electrodes:detection of microwaves" international Conference on LB films.Tsukuba.10-1,. 4th. 160-161 (1989)
• [文献書誌] Mitsumasa Iwamoto &Yutaka Majima: "Investigation of a Langmuir film using a current-measuring technique:Influence of the behavior of monolayers at the edge of the LB trough" Jpn.J.Appl.phys.vol28. 1922-1925 (1989)
• [文献書誌] Mitsumasa Iwamoto,Tohru KUBOTA & Matsuo SEKINE: "Electrical properties of polyimide langmuir-Blodgett films deposited on noble metal elctrodes" International Conferrence on PME'89 polymers for microelectronics. B31. 121-122 (1989)
• [文献書誌] 岩本光正: "ポリイミドLB膜の作製とそのトンネル接合素子への応用" 化学工業. vol11. 948-953 (1989)
• [文献書誌] 岩本光正,久保田徹: "ポリイミドトンネル接合素子の電気特性" 第22回電気絶縁材料シンポジウム. IV-2. 295-298 (1989)
• [文献書誌] Mitsumasa IWAMOTO & Yutaka MAJIMA: "Investigation of a fatty acid monolayer at the air/water interface using a current-measuring technique" Thin Solid Films. Vol.178. 67-72 (1989)
• [文献書誌] Mitsumasa IWAMOTO,Tohru KUBOTA & Matsuo SEKINE: "Electrical properties of polyimide Langmuir-Blodgett films sandwiched between superconducting electrodes detection of microwaves" Thin Solid Films. Vol.180. 185-192 (1989)
• [文献書誌] 岩本光正,久保田徹,関根松夫: "ポリイミドLB膜の電気物性とトンネル接合素子の試作" 素材物性学雑誌. Vol.2. 65-72 (1989)
• [文献書誌] Mtsumasa IWAMOTO,Tohru KUBOTA,Manabu NAKAGAWA & Matsuo SEKINE: "Electical Transport properties of Josephson Junctions Using Polyimide Langmuir-Blodgett Films" Jpn.J.Appl Phys.29. 116-119 (1990)
• [文献書誌] Yutaka MAJIMA & Mitsumasa IWAMOTO: "Studies on the Dynamic Behavior of Fatty Acid Monolayers at the Air-Water interface by a Current-Measuring Technique" Accepted for publication in Jan.J.Appl.Phys.29. (1990)