電界誘起エピタキシャル光重合法による新しい炭素ネットワークの構築と物性

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14702018
• 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, 助教授 (10262148)
• キーワード: 有機トランジスタ / 光重合 / C_<60> / フラーレン誘導体 / ペンタセン / 電界誘起キャリヤ / 紫外光電子分光 / 電子エネルギー損失分光

研究概要

2年目である本年度は、(1)薄膜FET構造における電界誘起光重合過程の解明、(2)重合可能な物質系の拡張、さらに(3)表面分光による電界誘起キャリヤの観測に関する研究を行った。(1)については、C_<60>の電界誘起重合過程を調べるためにFET構造に印加する電界強度と重合速度の関係の測定を行った。その結果、一定以上のゲート電圧をかけて電流が流れるようにすれば、電界強度を変えても光重合速度には変化がないこと、光を照射しなければ電界のみでは重合しないことがわかった。これらの事実から、重合に寄与しているのは電界ではなく、FETで電流を運ぶ電荷が関係していることがわかる。有機半導体における電荷担体は化学的にはラジカルであり、その反応性が重要であることが結論された。(2)電界誘起光重合可能な物質系として、フラーレン誘導体であるバッキーフェロセンが重合と思われるラマンスペクトルの変化を示すことを見出した。まだ重合である確証は得られていないが、ラマンスペクトルの変化速度を見ると、CS_2など結晶溶媒を含まない純粋な薄膜おいてはC_<60>よりも格段に重合しやすいようであり、今後フラーレン誘導体によりd電子とπ電子系のネットワークを作成できることが期待される。(3)については、薄膜FET構造に対し、これまでの紫外光電子分光に加えて電子エネルギー損失分光を行っている。ペンタセンFETに対する結果としては、ゲート電圧を増加させるとそれに対応して弾性散乱ピークがすそを引くようになり、裾の広がりは、電界誘起キャリヤのプラズマ振動として矛盾のない値である。ペンタセンは異方性の強い物質なので、プラズマ振動がピークにならない可能性がある。今後、等方的な物質に関する測定も行う。

研究成果

• [文献書誌] T.Miyadera, T.shimada, A.Koma: "Ultraviolet photoelectron spectroscopy of Accelerated photopolymerization and increased mobility in C60 a methyl-terminated Si(111) surface field-effect transistors studied by ultraviolet photoelectron spectroscopy"Surf.Sci. 526. 177-183 (2003)
• [文献書誌] Y.Kamimuta, A.Koma, T.shimada: "Electron spectroscopy of chemically synthesized ZnS clusters"Solid State Commun. 125. 581-585 (2003)
• [文献書誌] T.Shimada, T.Kaji, K.Saiki, A.Koma: "Interferometric microscopy observation of the initial stage of electrochemical crystal growth of (DMe-DCNQI) 2Cu"J.Cryst.Growth. 253. 351-356 (2003)
• [文献書誌] T.Shimada, Y.Yamamoto, K.Saiki, A.Koma: "Photo-assisted electrochemical deposition of cupper from a bathocuproin complex"Jpn.J.Appl.Phys. 42. L964-L966 (2003)
• [文献書誌] M.Kiguchi, M.Nakayama, K.Fujiwara, K.Ueno, T.Shimada, K.Saiki: "Accumulation and depletion layer thicknesses in organic field effect transistors"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L1408-L1410 (2003)
• [文献書誌] R.Okada, T.Miyadera, T.Shimada, A.Koma, K.Ueno, K.Saiki: "Methyl-terminated Si(111) surface as the ultra thin protection layer to fabricate position-controlled alkyl SAMs by using atomic force microscope anodic oxidation"Surf.Sci.. 552. 46-50 (2004)
• [文献書誌] T.Shimada, T.Suetsugu, T.Miyadera, Y.Yamamoto, A.Koma, K.Saiki, K.Kudo: "Accelerated photopolymerization and increased mobility in c60 field-effect transistors studied by ultraviolet photoelectron spectroscopy"Appl.Phys.Lett. (in press).
• [文献書誌] T.Shimada, H.Taira, T.Miyadera, A.Koma, K.Saiki: "Band structure and molecular orientation of ultrathin epitaxial films of squaric acid"J.Phys.Chem.B. (in press).
• [文献書誌] 島田敏宏: "有機半導体の応用展開 谷口編 (分担執筆)"シーエムシー. 180-189 (2003)