グラフェンのモアレ様ポテンシャル分布を利用する有機半導体薄膜の制御

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24760023
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 山田 洋一 筑波大学, 数理物質系, 講師 (20435598)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: グラフェン / 有機半導体

研究実績の概要

今年度は、(1)超音速希ガス原子線散乱によるグラフェンのモアレ様ポテンシャル分布の新規評価法を確立した。また、(2)モアレ様ポテンシャルを利用しない状態で、有機半導体薄膜の金属添加による構造制御を確立した。
(1)非常に表面敏感な超音速希ガス原子線散乱で、基板とグラフェンの結合力定数に対応するデバイ温度を計測することが出来る。これを詳細に適用することで、デバイ温度の面内分布の情報が得られることがわかった。本年度は、基板と強く相互作用をしているグラフェンであるRu(0001)上のグラフェン(gr/Ru(0001)), 弱く相互作用をしているグラフェンであるPt(111)上のグラフェン(gr/Pt(111))及び分子間力で支持されているグラフェンとしてHOPGを例にとり、デバイ温度とその面内分布の計測を行った。その結果、各種の結合の度合いをデバイ温度として定量化することができた。さらに、その面内分布計測から、相関結合の面内分布に関する情報を取り出すことが出来た。
(2)モアレ様ポテンシャル分布を利用した有機半導体の制御においては、電気陰性度の著しく異なる二物質のパターニングを目指す。そのために、本年度は表面ポテンシャルが平坦な場合の二物質系の形成するパターンに関して調べた。ここでは、電子アクセプター性の有機半導体材料と電子供与性のアルカリ金属を混合した系のパターン形成を調べた。この時、有機分子材料としてピセンやコロネン等芳香族系分子と、より複雑で実用的なフタロシアニンを用いた。この結果、いずれの分子においても、アルカリ金属添加により分子膜が新たな秩序構造に再構成することが明らかになった。また光電子分光計測により、新たな構造形成に伴い、特異な電子状態の形成が確認された。今後、モアレポテンシャルを利用して、構造制御を行うことで、電子状態の更なる変調が可能であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Probing interlayer interactions between graphene and metal substrates by Supersonic Rare-Gas Atom Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shichibe, Y. Satake, K. Watanabe, A. Kinjyo, A. Kunihara, Y. Yamada, M Sasaki, W. W. Hayes and J. R. Manson
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 ページ: 155403
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.155403
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In situ synchrotron radiation photoemission study of ultrathin surface oxides of Ge(111)-c(2 ' 8) induced by supersonic O2 beams (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Okada, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka, Yoichi Yamada, and Masahiro Sasaki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 8 ページ: 025701
  • DOI: doi:10.7567/APEX.8.025701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of graphene nanoribbons from amyloid fibrils by solid-phase graphitization using liquid gallium catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhisa Murakami, Tianchen Dong, Yuya Kajiwaraa1, Takaki Hiyama, Ryuichi Ueki, Gai Ohashia1, Kentaro Shiraki, Yoichi Yamada and Jun-ichi Fujita
  • 雑誌名: MRS Proceedings 巻: 1 ページ: 1658
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1557/opl.2014.502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-situ synchrotron radiation photoelectron spectroscopy study on oxidation of Ge(100)-2×1 surface by means of supersonic oxygen molecular beam (2014)
  • 著者名/発表者名: Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka, Ryuta Okada, Yoichi Yamada, and Masahiro Sasaki
  • 雑誌名: J. Chem.Phys. 巻: 141 ページ: 174708
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7567/APEX.8.025701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reordering and Disordering of Copper Hexadecafluorophthalocyanine Monolayer by K Doping (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuri Hasegawa, *Yoichi Yamada, Masahiro Sasaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 ページ: 24490
  • DOI: 10.1021/jp506682t
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Well-Ordered Monolayers of Alkali-doped Coronene and Picene: Molecular Arrangements and Electronic structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yano , Megumi Endo , Yuri Hasegawa , Ryosuke Okada , Yoichi Yamada, Masahiro Sasaki
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 141 ページ: 034708
  • DOI: 10.1063/1.4887776.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge-Separated Fmoc-peptide β-Sheets: Sequence-Secondary Structure Relationship for Arranging Charged Side Chains on Both Sides (2014)
  • 著者名/発表者名: Toru Nakayama,Taro Sakuraba, Shunsuke Tomita, Akira Kaneko, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki, Kentaro Tashiro, Noriyuki Ishii, Yuri Hasegawa, Yoichi Yamada, Reiji Kumai, and Yohei Yamamoto
  • 雑誌名: Asian J. Org. Chem. 巻: 3 ページ: 1182
  • DOI: 10.1002/ajoc.201402129
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 先鋭化したシャープペンシル芯からの電界電子放出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 明神 拓真、麻薙 健、堀江 翔太、山田 洋一、佐々木 正洋
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Ge(100)表面の大気酸化物の放射光光電子分光分析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉越 章隆、岡田 隆太、岩井 優太郎、寺岡 有殿、山田 洋一、佐々木 正洋
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] DNTT多層膜の成長過程の分子レベル観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 友里、山田 洋一、佐々木 正洋、若山 裕
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Ge(110)表面におけるPt／Auナノワイヤー単一ドメインの作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 貴弘、石津 友康、山田 洋一、佐々木 正洋
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 超音速希ガス原子線を用いたPt(111)上のgrapheneとh-BNの状態計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 生津 達也、金城 厚、國原 淳、山田 洋一、佐々木 正洋
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Molecular arrangements and electronic modification of coronene and picene monolayers by K-doping (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yano, M. Endo, R. Okada, Y. Hasegawa, Y, Yamada, M. Sasaki
  • 学会等名: Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2014)
  • 発表場所: Hapna Beach Prince Hotel, Hawaii
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Well-Ordered Monolayers of Alkali-doped Coronene and Picene (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, M. Yano, M. Endo, R. Shimizu, Y. Hasegawa, M. Sasaki
  • 学会等名: Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2014)
  • 発表場所: Hapna Beach Prince Hotel, Hawaii
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Synchrotron Radiation Photoelectron Spectroscopy Study on Surface Oxidation of Ge(100) and Ge(111) at Room Temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshigoe, R. Okada, Y. Teraoka, Y. Yamada, M. Sasaki
  • 学会等名: Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2014)
  • 発表場所: Hapna Beach Prince Hotel, Hawaii
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Kドープしたフタロシアニン単分子層の分子レベル構造と電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川友里、山田洋一、佐々木正洋、若山裕
  • 学会等名: 第34回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 島根県立産業交流会館(島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-08
• [学会発表] Li内包C60の電子物性評価と電気二重層キャパシタへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤翔、山田洋一、佐々木正洋、境誠司、權 垠相、笠間泰彦
  • 学会等名: 第34回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 島根県立産業交流会館(島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-08
• [学会発表] He原子線散乱によるアルカリドーピングした有機単分子層の構造計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 國原淳、金城厚、生津達也、山田洋一、佐々木正洋
  • 学会等名: 第34回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 島根県立産業交流会館(島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-08
• [学会発表] 金属及び半導体表面上でのpicene分子膜の成長過程計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水亮介、矢野雅大、遠藤めぐみ、佐々木正洋、山田洋一
  • 学会等名: 第34回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 島根県立産業交流会館(島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-08
• [備考] 佐々木山田研究室
  • URL: http://bukko.bk.tsukuba.ac.jp/~surflab/