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金属や半導体の表面への分子層の形成は、固体と分子の相互作用といった基礎的観点のみならず、有機EL 素子、有機(ポリマー)太陽電池、センサー、分子デバイスなどの応用面からも非常に強い興味が持たれており、活発に研究が行われている。しかし、これまでの研究は、有機化学や高分子化学の研究者を中心とする分子層形成の研究と、物理化学者を中心とする表面構造の研究、さらには物理や電子工学の研究者による電気物性・デバイス応用の研究がばらばらに行われており、機能発現の理解に不可欠である『固体/分子界面相を一体としてその電子構造を明らかにする』といった試みはほとんど無かった。
本研究では、電子構造の制御を目指した新規な分子層形成法を確立するとともに、分子層の二次元幾何構造と分子構造(配向)、さらには電子構造を決定し、電気特性との関係を確立する事を目的としている。具体的には半導体(主にシリコン)および金属(主に金)表面に種々の分子層を形成する手法を確立し、本質的に表面や界面においてのみ起こる非線形光学効果に基づく可視-赤外和周波発生分光(VIR-SFG)により界面の電子構造と分子構造を、走査型トンネル顕微鏡(STM)および表面X線散乱法(SXS)により幾何構造を決定する。また、電流検出型原子間力顕微鏡(CS-AFM)によりナノメートル領域での電気特性(電流-電位関係)を測定し、固体と分子の接合様式(化学吸着、物理吸着、結合官能基)や置換基の違い、分子の多層集積による効果など、幾何・電子・分子構造と電気特性との関係を定量的に明らかにする。
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