パルス分子線散乱法による有機分子超薄膜の結晶成長機構の解明と微細構造制御

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750008
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 島田 敏宏 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10262148)
• キーワード: パルス分子線 / 結晶成長機構 / 分子線エピタキシ- / クヌッセンセル / 有機分子 / マッハ数 / 選択成長

研究概要

本研究では、有機分子をパルス分子線の形で単結晶基板表面に照射し種々の測定を行うことによって、有機超薄膜の成長機構の解明と2次元微細構造作成の新たな手法を確立することを目的としている。平成9年度に得られた結果は以下の通りである。
1.パルス分子線発生装置の製作
水晶振動子とphase look loopを形成したモータを用いて機械式スリットを回転させることによって、従来にない精度で分子線強度の時間プロファイルの測定が行えるようになった。10万回転の積算に対し、1°以下の角度誤差を達成でき、実際に超薄膜成長に使われる非常に弱い強度の分子線の測定も行えることを確認した。
2.有機分子線の速度分布の測定
分子線エピタキシ-の分野では、特殊な形状をした「るつぼ」をヒ-タ加熱して熱分子線を得るいわゆるKnudsen-cellが無批判に使われているが、パルス分子線の時間分解測定のためには熱分子線の速度分布を測定することが必要である。測定の結果、Knudsen-cellの出口における分子相互の衝突により熱平衡分布からずれていることを定量的に明らかにすることができた。
3.パルス分子線による結晶成長
速度分布のわかったパルス分子線をパルス幅を変えて単結晶基板に照射することによって結晶成長を試みた。結晶成長の過程を走査プローブ顕微鏡で追跡することにより、結晶核の発生頻度がパルス幅に依存することが明らかになった。これは、気相からの結晶成長の際、基板に衝突する分子と基板から脱離する分子が動的平衡に達する過程を初めて定量的にとらえたものである。
平成10年度においては、散乱分子に対する測定を行い、基板表面・成長分子間のファンデアワールス相互作用を定量化したい。

研究成果

• [文献書誌] Toshihiro Shimada, Michihiro Mochida and Atsushi Koma: "Characterizing reactions to fabricate thin films of charge transfer complexes by synchrotoron photoelectron spctroscopy:A case study of DCNQI-Cu" Applied Surface Science. 113, 114. 322-325 (1997)
• [文献書誌] Toshihiro Shimada, Hirotoshi Taira and Atsushi Koma: "Thermal Desorption Measurement of Ultrathin Organic Films by Optical Spectroscopy" Surface Science. 384. 302-307 (1997)
• [文献書誌] Michihiro Mochida, Toshihiro Shimada and Atsushi Koma: "Electron energy-loss spectroscopy of (DMe-DCNQI)_2Cu" J.Vac.Sci & Technol. A15. 2119-2121 (1997)
• [文献書誌] Hiroyuki Yamada, Toshihiro Shimada and Atsushi Koma: "Preparation and magnetic properties of manganese (II) phthalocyanine thin films" J.Chem.Phys.(in press). (1998)
• [文献書誌] Toshihiro Shimada, Kanae Hamaguchi, Atsushi Koma and Fumio S.Ohuchi: "Electronic structure at the interfaces between copper phthalocyanine and layered materials" Appl.Phys Lett.(in press). (1998)
• [文献書誌] Toshihiro Shimada, Takafumi Sakurada and Atsushi Koma: "Epitaxial growth of organic molecules on vicinal surfaces of single crystals" Electrochemical Synthesis and Modification of Materials (Materials Research Society). 167-172 (1997)