ナノ領域におけるバリスティック電導機構に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305023
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 金藤 敬一 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (70124766)
• 研究分担者: 高嶋 授 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (10226772) ; 西谷 龍介 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (50167566)
• キーワード: ナノ領域 / バリスチック伝導 / 導電性高分子 / 移動度 / ショットキー接合 / マニュピレータ / 立体規則性 / 電子顕微鏡

研究概要

電気伝導において、電気を運ぶキャリアーの数とそのキャリアーが動き易いかどうか(移動度)に導電度は依存する。キャリアーは材料を構成する原子(格子)の熱振動や電荷を持った不純物と衝突しながら電界に引かれて移動し、一定速度になって平衡状態となっている。この一定速度になった状態をナノレベルで見るとキャリアーが衝突から衝突まで弾道(バリスチック)を描きながら電界方向に移動する。低温にするとか、不純物を除くと移動速度は増加し、弾道の距離が増加し微小な距離においては大きな電導度を示すことが期待できる。本研究では、ナノメートル精度で電気探針を3次元移動し、移動度や伝導機構を調べることを目的とする。現在、3nmの分解能を持つ電子顕微鏡を観察手段とし、鏡体内にナノメートルの精度で3次元的に移動できる電気探針2本と、3次元的に移動できる試料台を備えたナノ領域マニュピレータ駆動の電子顕微鏡を作成した。現在、その装置を用いて導電性高分子の金属との界面によるショットキー接触領域での空乏層内における伝導過程を調べている。その予備実験として、ショットキー接触による光起電力効果、各種ポリアルキルチオフェンの立体規則性およびアルキル側鎖長の違いによる移動度の評価を行ってきた。その結果、アルミニュウムとポリアルキルチオフェンは良好なショットキー接触を形成し、整流特性を示すことが判った。また、立体規則性が高くなると移動度が1〜2桁ほど大きくなることが判った。また、側鎖はπ電子の主鎖間の電子移動を妨げるので、長い程移動度は小さくなることが判った。立体規則性を高く制御した、ポリブチルチオフェンでは光伝導からの時間走行法および電界効果による移動度とも10^<-2>cm^2/Vs以上の高いものであった。

研究成果

• [文献書誌] W.Y.Lim,S.Nagamatsu,W.Takashima,K.Kaneto,T.Endo and M.Rikukawa: "Dependencies of Field Effect Mobility on Regioregularity and Side Chain Length in Poly (alkylthiophene) Films"IEICE Transactions on Electronics. E-83-C・7. 1071-1075 (2000)
• [文献書誌] S.S.Pandey,W.Takashima,S.Nagamatsu and K.Kaneto: "Effect of Synthetic Impurities on Photocarrier Transport in Poly (3-hexylthiophene)"IEICE Transactions on Electronics. E-83-C・7. 1088-1093 (2000)
• [文献書誌] S.S.Pandey,W.Takashima and K.Kaneto: "Role of Processing Solvens in Photocarrier Transport of Polyanilines"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・7A. 4045-4050 (2000)
• [文献書誌] K.Kaneto,W.Y.Lim,W.Takashima,T.Endo and M.Rikukawa: "Alkyl Chain Length Dependence of Field-Effect Mobilities in Regioregular Poly (3-Alkylthiophene) Films"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・8B. L872-L874 (2000)
• [文献書誌] S.S.Pandey,S.Nagamatsu,W.Takashima and K.Kaneto: "Mechanism of Photocarrier Generation and Transport in Poly (3-alkylthiophene) films"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・11. 6309-6315 (2000)
• [文献書誌] W.Takashima,S.S.Pandey,T.Endo,M.Rikukawa and K.Kaneto: "Effects of regioregularity on carrier transports in poly (alkylthiophene) films with various alkyl chain lengths"Current Applied Physics. 1・1. 90-97 (2001)