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有機超薄膜界面に見られる帯電現象や、この現象に付随して発生する光物性に関する研究は、有機分子素子実現の基礎として重要である。このため、金属-有機ナノ界面に発生する電子・光現象を統合的に評価する技術を確立しておくことが、有機ナノエレクトロニクス分野できわめて重要である。本研究では、通常電気的手法で測定されている界面の帯電現象を、光学的測定によって測定するという新規な評価手法の確立を目的としている。
本年度はまず、非線形光学的手法(SHG)を用いて、表面電位がフタロシアニンのSHG特性に与える影響を調べた。SHGは反転対称性を有する系において、双極子が寄与しなくなり、四重極子の寄与のみが存在するため、信号強度が弱くなる。表面電位が発生している状態と発生していない状態でフタロシアニンのスペクトル測定を行ったところ、ピークの位置に大きな違いが現れることが明らかになった。これらの違いは、双極子と四重極子のそれぞれの機構における共鳴条件の違いから発現するものと結論づけた。現段階では、電位の大きさを見積もる方法を検討している。
同様に、光学的手法として電場変調分光法による測定を試みた。外部直流電場の大きさを変化させながら試料に電場を印加することで、表面電位の情報を得ることができる。通常、測定試料を電極で挟んだ構造での測定が一般的であるが、電極からの電荷注入などの影響を極力抑えるために、空気による絶縁層を設けた独自のセル構造を用いた。その結果、ケルビン法などで測定した電位とほぼ等しい電位を得ることができ、また光によって電位がシフトすることも確認できた。
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