フォーカスマイクロ波を用いた超高密度自己組織化単分子膜(SAM)の新形成法

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17655053
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 魚崎 浩平 北海道大学, 大学院理学研究院, 教授 (20133697)
• 研究分担者: 高草木 達 北海道大学, 大学院理学研究院, 助手 (30359484)
• キーワード: ATR-R / マイクロ波合成 / シリコン / 単分子層

研究概要

固体表面に高い配向性を持つ機能性分子層を形成することは分子デバイス等、ナノテクノロジーにおける最重要課題の一つである。溶液プロセスで簡便に、配向性の高い単分子層を構築できる自己組織化法では、貴金属上(特に金)チオール系分子層やシリコン上のシリコンー炭素直接結合を介した分子層がよく研究されている。しかし、これら単分子層を次世代の超高機能分子デバイスとして利用するには、表面に存在する欠陥をなくし、また従来を上回る高い被覆率・配向性を実現することが不可欠である。さらに実用的には、分子層形成反応が短時間で完了することが望ましい。昨年度の研究成果を踏まえつつ、有機合成など反応が効率的に進行することが明らかになりつつあるマイクロ波合成を機能性分子層の形成に適用し、欠陥の極めて少ない超高密度な分子膜の作成を短時間で効率的に作成することを目的に、研究を行った。本年度は以下の成果を得た。
1.シリコンによるマイクロ波吸収と温度上昇機構の解明を目的に、ドーパントの種類(窒素ドープ(n型)あるいはホウ素ドープ(p型))や密度依存性について検討した。その結果、ドーパントの種類にはあまり依存しないが、密度には大きく依存することを明らかにした。
2.シリコン(111)単結晶表面上でのオクタデシル単分子層形成について全反射赤外分光法により詳紬に検討し、最適化を図った。具体的にはマイクロ波強度を上げる、オクタデゼンを加熱効果の高い高誘電率溶媒に希釈ずる等の条件を変え、分子層形成反応の反応時間短縮や欠陥の少ない超高密度膜を形成した。

研究成果

• [雑誌論文] Photoanodic formation of an organic organic monolayer on a hydrogen-terminated Si(111) surface via Si-C covalent bond using a Grignard reagent and its application for one-step monolayer-patterning (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoru Takakusagi
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry Vol.599,No.2 ページ: 344-348
• [雑誌論文] Size-Dependent Carrier Dynamics in CdS Nanoparticles by Femtosecond Visible-Pump/IR-Probe Measurements (2006)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Yagi
  • 雑誌名: Journal of Physical. Chemistry. B Vol.110,No.29 ページ: 14192-14197
• [雑誌論文] Cyclic Diaminocarbene-Rhodium(I) Complex Tethered to Disulfide : Synthesis and Application to Gold Surface Modification (2006)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hara
  • 雑誌名: Chemistry Letters Vol.35,No.8 ページ: 870-871
• [雑誌論文] Photoinduced Surface Dynamics of CO Adsorbed on a Platinum Electrode (2006)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Noguchi
  • 雑誌名: Journal of Physical. Chemistry. B Vol.110,No.31 ページ: 15055-15058
• [雑誌論文] Electrochemical Metal Deposition on Top of an Organic Monolayer (2006)
  • 著者名/発表者名: Deyu Qu
  • 雑誌名: Journal of Physical. Chemistry. B Vol.110,No.35 ページ: 17570-17577
• [雑誌論文] Immobilization of a Binuclear Ruthenium(III) Complex on a Gold (III) Surface : Observations of Proton-coupled Electron Transfer and Electrochemical Durability in Aqueous Media (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Uehara
  • 雑誌名: Chemistry Letters Vol.35,No.10 ページ: 1178-1179
• [雑誌論文] Photopatterning of an Organic Monolayer Formed on a Si Single Crystal Surface via Si-C Covalent Bond by UV Irradiation in an Inert Atmosphere (2006)
  • 著者名/発表者名: Satoru Takakusagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.45No.11 ページ: 8961-8966
• [雑誌論文] Theoretical Analysis of the Potential Distribution and Transportation Behavior of the Ordered Alkyl Monolayer-silicon Junction (2006)
  • 著者名/発表者名: Jianwei Zhao
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics Vol.8,No.48 ページ: 5653-5658
• [図書] ナノテクノロジー入門シリーズII・ナノテクのための化学・材料入門 (2007)
  • 著者名/発表者名: 近藤敏啓(分担執筆)
  • 総ページ数: 215
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 自己組織化ナノマテリアル-フロントランナー85人が語るナノテクノロジーに新潮流- (2007)
  • 著者名/発表者名: 魚崎浩平(分担執筆)
  • 総ページ数: 392
  • 出版者: フロンティア出版
• [図書] Applied Scanning Probe Methods VI-Characterization (2007)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamada(分担執筆)
  • 総ページ数: 338
  • 出版者: Springer