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2014 年度 実績報告書

2光子光電子分光による有機半導体/金属基板界面の非占有電子状態の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J01705
研究機関大阪大学

研究代表者

上羽 貴大  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード2光子光電子分光 / 非占有準位 / LUMO / 有機薄膜 / ルブレン / グラファイト
研究実績の概要

有機分子が基板に吸着すると,分子と基板との間の相互作用によって,界面特有の電子状態が形成される.この電子状態によって,気相や分子固体とは異なる新たな光励起過程やダイナミクスが発現することが明らかになってきており,原理解明に向けて精力的な研究が行われている.有機ー基板界面における光励起や,電子ダイナミクスを解明するためには,まず光励起,電子ダイナミクスに関与するフェルミ準位近傍の電子状態を特定しなければならない.しかしながら非占有電子状態に関する情報は,占有電子状態に比較すると非常に少ない.そこで本研究は,有機ー基板界面のモデル系としてグラファイト基板上ルブレン薄膜を選び,その界面の非占有電子状態を明らかにし,光励起過程と電子ダイナミクスを解明することを目的として,2光子光電子(2PPE)分光による研究を行った.
ルブレンの最低非占有分子軌道(LUMO)の電子励起過程と電子緩和ダイナミクスを調べた.吸着分子第1層では,分子ー基板相互作用が分子励起に強く影響していることがわかった.そして,LUMOに励起された電子は,吸着分子第3層程度までは基板へのトンネル効果により,第3層以上では膜内での電子ー正孔再結合により,緩和していることを示した.さらに,LUMOに励起された電子の緩和ダイナミクスは,励起光の光子エネルギーによって変化する.これはLUMOへの電子励起の際に占有軌道に生じた正孔が緩和ダイナミクスに影響することを強く示唆する.
また,有機薄膜の電子状態には薄膜構造が影響するため,薄膜構造の決定が重要である.そこで,そして,ルブレン単結晶に対しても2PPE測定を行い,結果を比較することで,ルブレン薄膜の成長過程について考察した.グラファイト基板上第1層では,ルブレンのテトラセン骨格長軸が表面にほぼ平行になるように並び,膜厚が大きくなるにつれて長軸は表面垂直方向に近づく薄膜成長が推測される.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Decay of the Exciton in Quaterthiophene-Terminated Alkanethiolate Self-Assembled Monolayers on Au(111)2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki S. Kato, Yoshinari Murakami, Yoshiaki Kiriyama, Riyo Saitoh, Takahiro Ueba, Takashi Yamada, Yutaka Ie, Yoshio Aso and Toshiaki Munakata
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 ページ: 7400-7407

    • DOI

      acs.jpcc.5b02105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Complex Polymorphism and Thermodynamic Behavior of a Seemingly Simple System: Naphthalene on Cu(111)2014

    • 著者名/発表者名
      Roman Forker, Julia Peuker, Matthias Meissner, Falko Sojka, Takahiro Ueba, Takashi Yamada, Hiroyuki S. Kato, Toshiaki Munakata and Torsten Fritz
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 30 ページ: 14163-14170

    • DOI

      la503146w

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ルブレン/グラファイト界面における電子励起と緩和のダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      上羽貴大,寺脇理恵,山田剛司,加藤浩之,宗像利明
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2014
    • 発表場所
      関西セミナーハウス,京都府,京都市左京区
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-06
  • [学会発表] Electron Dynamics at Rubrene/Graphite Interface Studied by Two-Photon Photoemission Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ueba, R. Terawaki, T. Yamada, H. S. Kato, and T. Munakata
    • 学会等名
      European Conference on Surface Science (ECOSS30)
    • 発表場所
      Antalya, Turkey
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-05
  • [学会発表] ルブレン薄膜/基板界面における電子励起過程2014

    • 著者名/発表者名
      上羽貴大, 西村史也, 國枝省吾, 渡辺悠, 坂上このみ, 寺脇理恵, 山田剛司, 加藤浩之, 宗像利明
    • 学会等名
      第9回有機デバイス院生研究会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス稲盛財団記念館,福岡県,福岡市西区
    • 年月日
      2014-06-18 – 2014-06-20

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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