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本課題「分子フローティングゲート単電子デバイスの高機能化」の目標は、光機能性分子をフローティングゲート電極として活用し、究極の低消費エネルギー素子として期待されている単電子トランジスタ(SET)の機能性を拡張し、分子由来の光機能性を活かした新しい素子特性の実証を目指してきた。
今年度の成果は大きく２つある。銀微粒子（AgNP）と銅フタロシアニン誘導体(ttbCuPc)を用いたMFG-SETを作製し、分子フローティングゲート効果による光応答性を観察した。光応答特性解析では、照射波長に依存して正負両極性のゲートオフセットが生じることを見出し、AgNPの局在型表面プラズモン共鳴とttbCuPcとの相互作用を示唆する結果を得た。
次に、ttbCuPcを金ナノ粒子(AuNP)と無電解金メッキ法を用いたナノギャップ電極を利用したSETに対して添加しMFG-SETを作製した。これにより、従来の課題であった単一ドットのMFG-SET特性を得ることができ、定量解析に耐える分子フローティングゲート効果のデータセットを得ることに成功した。クーロンダイアモンド特性を解析した結果、ttbCuPcの帯電が効率的にクーロン島のポテンシャルシフトを誘起していること、孤立ttbCuPcの帯電状態が安定的に保持され得ることが定量的に示すことができた。
以上の研究から、MFG-SETがナノエレクトロニクス素子としてだけでなく、孤立分子の帯電機構解析においても有用であることを示すことができた。
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