変位電流・光第2次高調波測定によるフレキシブルナノ界面分子膜の電子物性評価

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206032
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岩本 光正 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40143664)
• 研究分担者: 間中 孝彰 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助手 (20323800)
• キーワード: 分子膜 / マックスウェル変位電流 / 光第2次高調波 / フレキシブル性 / 帯電現象 / ナノ界面 / 有機FET / 膜パターン

研究概要

本研究の目的は、分子膜のフレキシブルな構造についての物理を基礎として、有機電子素子作製への展開を円滑にする工学的手法の確立に向け、マックスウェル変位電流(MDC)測定と光第2次高調波(SHG)の同時測定を基礎として、柔構造界面分子膜の電子・光物性を評価する手法を、理論ならびに実験両面から開拓することである。最終年度である本年度の研究は予定通り遂行され、以下のような成果が得られた。
[1]分子のキラリティーと単分子膜の構造との関係を明らかにするために、MDCとBrewster角顕微鏡(BAR)を用いて右手キラル分子からなる単分子膜と左手キラル分子からなる単分子膜の配向状態とドメイン形状を比較した。右手キラルのドメインと左手キラルのドメインは、互いに鏡像の関係になる形状を形成するが、MDC信号は同じ傾向を示すことを確かめた。
[2]理論的に、単分子膜が液晶性を持っていることに注目して、静電エネルギーを面内方向の自発分極が配向ひずみを持っているドメインに拡張した。キラル分子からなる単分子膜のドメインから、電気四重極子密度が発生する事に注目し、キラル分子からなる単分子膜の蓄える静電エネルギーを解析した。電気四重極子の効果によって、単分子膜のドメイン構成分子のキラリティーに依存した形状を形成する事を示した。
[3]昨年度から構築している有機FET用顕微SHGシステムを用いて電荷の注入過程について検討を行い、Off状態における金電極からペンタセンへの電子注入に関して、初めて光学的手法を用いた観測に成功した。
[4]時間分解測定法と顕微SHGシステムを組み合わせ、ナノ秒オーダでキャリア挙動の観測ができるシステムの立ち上げを行った。試験的なデータ取得に成功し、光学的にキャリア挙動を直接観測できるシステム構築への布石を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of carrier injection into pentacene field effect tra-.nsistor by optical second harmonic generation measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 101・2 ページ: 024515
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular Motion and Dielectric Behavior in Monolayers (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto, Chen-Xu Wu
  • 雑誌名: Encyclopedia of Surface and Colloid Science, Second Edition Taylor ＆ Francis 5 ページ: 4081-4090
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Manipulation of two dimensional interface (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto, Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Thin Solid Films 509 ページ: 69-74
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Shape and stability of two-dimensional lipid domains with dipole-dipole interactions (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto, Fei Liu, Zhong-Can Ou-Yang
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 125 ページ: 224701
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electrostatic energies stored in dipolar films and analysis of decaying process of a large surface potential of Alq3 films (2006)
  • 著者名/発表者名: Norifumi Kajimoto, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 430 ページ: 340-344
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Decay process of a large surface potential of Alq3 films by heating (2006)
  • 著者名/発表者名: Norifumi Kajimoto, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 100 ページ: 053707-053712
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Compression induced chiral symmetry breaking of monolayers comprised of banana-shaped achiral molecules at an air-water interface : Williams-Bragg approach (2006)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yamamoto 他4名
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 125・3 ページ: 034704-1-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of carrier injection, accumulation and transport process of pentacene field effect transistors using a Maxwell-Wagner model (2006)
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim 他4名
  • 雑誌名: Current Applied Physics 7・4 ページ: 356-359
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Pentacene Field Effect Transistor as an injection-type element : Maxwell-Wagner type interfacial polarization and carrier transport (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto 他4名
  • 雑誌名: Current Applied Physics 7・4 ページ: 334-337
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Probing of the electric field distribution in organic field effect transistor channel by microscopic second-harmonic generation (2006)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka 他4名
  • 雑誌名: Applied Physical Letters 89 ページ: 072113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of Carrier Injection into Pentacene FET using Maxwell-Wagner Model (2006)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tamura 他3名
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics E89-C ページ: 1760
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of pentacene Field Effect Transistor as a Maxwell-Wagner effect element (2006)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tamura 他3名
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 100 ページ: 114515
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 有機エレクトロニクス界面幾何工学の展開 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岩本 光正
  • 雑誌名: 応用物理 175 ページ: 1120-1125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Surface Morphology and Electrical Transport Properties of Polydiacetylene-Based Organic Field-Effect Transistors (2006)
  • 著者名/発表者名: Gang Zou 他5名
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45・8A ページ: 6436-6441
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Orientational Ordering Process of Liquid Crystalline Molecules Evaporated on Azobenzene Monolayer : Optical Polarized Absorption Measurements and Adsorption Kinetics (2006)
  • 著者名/発表者名: Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources 13・2 ページ: 109-111
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of Pentacene FET Characteristics Based on the Maxwell-Wagner Model (2006)
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim 他3名
  • 雑誌名: Journal of the Korean Physical Society 48・6 ページ: 1481-1487
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Interfacial Polarization phenomena in organic molecular films (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto, Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 568 ページ: 65-69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Maxwell-Wagner Model Analysis for the Capacitance-Voltage Characteristics of Pentacene Field Effect Transistor (2006)
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim 他3名
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45・4B ページ: 3712-3716
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nano-interface Surface Dielectric Polarization Phenomena : Detection and Application (2006)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto, Takaaki Manaka
  • 雑誌名: International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources 14・1/2 ページ: 12-17
• [雑誌論文] Preparation of Chiral Polydiacetylene Film from Achiral Monomers Using Circularly Polarized Light (2006)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka 他4名
  • 雑誌名: Chemistry Letters 35 ページ: 1028
• [雑誌論文] Phase transition of copper(II) Phthalocyanine thin films characterized by a near-field scanning microwave microscope (2006)
  • 著者名/発表者名: Miehwa Park 他.
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499 ページ: 318-321
• [雑誌論文] Characterization of orientational ordering of liquid crystalline molecules deposited on polyimide Langmuir-Blodgett films by optical polarized absorption and optical second-harmonic generation measurements (2006)
  • 著者名/発表者名: Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: K.L.Mittal (Ed.), Proceedings of the Fourth International Symposium on Polyimides and Other High Temperature Polymers (掲載決定)
• [雑誌論文] Investigation of the surface potential formed in Alq3 films on metal surface by Kelvin probe and nonlinear optical measurement (2006)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka, Kei Yoshizaki, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Current Applied Physics 6 ページ: 877-881
• [雑誌論文] Universal characteristics and function-control of nanostructured material (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshitake Yamazaki, Zhong-can, Ou-yang et al.
  • 雑誌名: Thin Solid Films 509 ページ: 3-12
• [雑誌論文] Probing of carrier injection into organic field effect transistor by optical second harmonic generation
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials (掲載決定)
• [雑誌論文] Optical second harmonic generation measurements of hole carrier injection and trapping in pentacenefield effect transistor
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Cooperative molecular field effect on the surface potential of Alq3 films
  • 著者名/発表者名: Norifumi Kajimoto, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Electric Quadrupole Model on the Formation of Molecular Chirality Dependent Domain Shapes of lipid Monolayers at the Air-Water Interface
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yamamoto, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Domain Observation and Molecular Orientation of Chiral Dipalmitoylphosphatidylcholine Monolayer by Brewster Angle Microscopy and Maxwell Displacement Current
  • 著者名/発表者名: W.Ou-Yang 他4名
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [雑誌論文] The Interacting Electrostatic Charge Model on the Shape Formation of Monolayer Domains at the Air-Water Interface Comprised of Tilted Dispoles with Orientational Deformation
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yamamoto, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [雑誌論文] Analysis of threshold voltage shift of pentacene field effect transistor based on a Maxwell-Wagner effect
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tamura 他3名
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Analysis of threshold voltage shift of pentacene field effect transistors with ferroelectric gate insulator as Maxwell-Wagner effect
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tamura 他4名
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [雑誌論文] Observation of orientational ordering processes of 4-n-pentyl-4'-cyanobiphenyl molecules during evaporation onto polyimide Langmuir-Blodgett films by optical polarized absorption measurements
  • 著者名/発表者名: Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [雑誌論文] Hole trapping in polydiacetylene field effect transistor studied by optical second harmonic generation
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka 他4名
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [雑誌論文] Investigation of the pentacene field-effect transistor operation by optical second harmonic generation
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka 他3名
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Electrical Transport Properties of Polydiacetylene Films during Thermochromic Process
  • 著者名/発表者名: Gang Zou 他6名
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Analysis of hysteresis behavior of pentacene field effect transistor characteristics with capacitance-voltage and optical second harmonic generation measurement
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim, 他3名
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics (掲載決定)
• [雑誌論文] Optical Second Harmonic Generation Measurements for Investigating Electron Injection into a Pentacene Field Effect Transistor with Au source and Drain Electrodes
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim, T.Manaka, R.Tamura, M.Iwamoto
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [雑誌論文] Surface Charge at the Pentacene/Au Interface with UV/ozone Treatment by a Near-Field Microwave Microscoprobe
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim 他8名
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載決定)
• [図書] 柔構造有機エレクトロニクス (2007)
  • 著者名/発表者名: 電気学会 編
  • 総ページ数: 197
  • 出版者: オーム社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 電子物性・材料の辞典 (2006)
  • 著者名/発表者名: 森泉豊栄, 岩本光正, 小田俊理, 山本寛, 川名明夫
  • 総ページ数: 680
  • 出版者: 朝倉書店