不均一異相界面でのナノ構造規制による電子伝達挙動の制御とその素子化への試み

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09237243
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 村越 敬 大阪大学, 工学部, 助手 (40241301)
• 研究分担者: 北村 隆之 大阪大学, 工学部, 助手 (40294037) ; 和田 雄二 大阪大学, 工学部, 助教授 (40182985) ; 柳田 祥三 大阪大学, 工学部, 教授 (10029126)
• キーワード: クーロンブロッケード / 単電子伝達 / 自己組織化 / 単分子層形成 / トンネル障壁 / 金属微粒子 / 半導体微粒子 / 超高速電子移動

研究概要

1.機能性単分子膜の調製:原子レベルで平滑な金属蒸着膜を用い、長鎖アルカン、長鎖芳香族チオール分子の自己組織の形成法を検討した。良好なトンネル障壁特性を有する単分子層の形成法を確立するとともに分子薄膜の構造を反射IR等により検討した。
2.粒径数nmの金属・半導体ナノクラスターの調製:液相中において粒径、結晶系の制御された金属あるいは化合物半導体クラスターの調整法を確立した。
3.金属酸化物ナノ超薄膜の調製:表面水酸基を有する平滑な電極を用い(メルカプトエタノールで処理した金電極など)種々の金属アルコキド(M(O-nC_4Hg)n,M=Al,Ti,Nb,Zr)を表面吸着させ、それを有機溶媒で洗浄後、超純水に浸漬する事によりアルコキシドの加水分解反応に基づく厚さ1nm以下の金属酸化物層を形成される。この操作の繰り返し回数を変化させることによって金属酸化物絶緑層の厚さ制御が可能となることを実証した。
4.MINIM接合形成と電子伝達特性の評価:上記手法を組み合わせ各構成単位によってMINIM接合を形成し、その電位-電流曲線の測定を行った。微弱電流の測定技術を確立すると同時に接合の等価回路解析を行った。
5.超高速電子移動速度の評価:TiO_2,ZnOなどの酸化物半導体微粒子と表面修飾有機分子間の電子移動特性について検討し、半導体微結晶の伝導帯と有機分子の励起準位の相互作用を制御することにより高効率の電子移動を誘発させることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Kei Murakoshi et al.: "Preparation of Size-controlled Hexagonal CdS Nanocrystallites and Their Microscopic Surface Structure" J.Chem.Soc.,Faraday Trans.94. 579-586 (1998)
• [文献書誌] Kei Murakoshi et al.: "Phase Transition of ZnS Nanocrystallites Induced by Surface Modification at Ambient Temperature and Pressure Confirmed by Electron Diffraction" J.Chem.Soc.,Chem.Comm.3. 321-322 (1998)
• [文献書誌] Hiroaki Fujiwara et al.: "Effect of Surface Structures on Photocatalytic CO2 Reduction using Quantized CdS Nanocrystallites" J.Phys.Chem.B. 101. 8270-8279 (1997)
• [文献書誌] Kei Murakoshi et al.: "Interfacial Electron Transfer Dynamics of Photosensitized Zinc Oxide Nanoclusters" Nanostructured Materials:Clusters,Composites,and Thin Films. 221-238 (1997)
• [文献書誌] Kei Murakoshi et al.: "Solid State Dye-Sensitized TiO_2 Solar Cell with Polypyrrole as Hole Trasport Layer" Chem.Lett.471-472 (1997)
• [文献書誌] Kei Murakoshi et al.: "Fabrication of Solid State Dye-sensitized TiO2 Solar Cells Combined with Polypyrrole" Solar Energy Mater.Solar Cells. (in press). (1998)