有機超薄膜の機能性と分子電子デバイス

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近年、分子電子デバイスに向けて有機薄膜の分子オーダーでの制御性、及びその基礎物性の研究が活発に行われている。特に、分子1個もしくはその集合体に機能性を持たせる分子電子デバイスにおいては有機超薄膜の評価のみならず光・電子機能の確認法の重要性が増し、より詳細な情報が求められているのが現状である。分子電子デバイスの概念は初期の提案とは時代とともに少しづつ変化してきており、研究者の分野によっても異なる。ここでは1分子あるいは小数の組織された分子で発現できる機能性、さらには個々の分子の持つ立体化学構造から発現する自己構築性を利用した素子の実現にそのポイントを絞ってみる。図1にバルク結晶半導体と孤立分子のエネルギー準位および有機・無機系超薄膜と分子電子デバイスへの研究アプローチを示した。現在、無機半導体系では異種材料の超薄膜構造、いわゆる超格子構造における量子準位を利用した新しいデバイスへの展開が活発である。一方、有機分子は無機半導体材料に比べ、分子間相互作用が弱く、本質的に孤立化した状態であり、分子の立体構造を反映した光学的・電気的性質が現れやすくなる。このことは一個あるいは小数の分子集合体に機能性を持たせようとする分子電子デバイスには有利となる。すなわち、有機系、無機系ともに人工的に設計構築した量子準位を積極的に利用した分子電子デバイスに向かっているとも言える。分子オーダの制御性を有する有機超薄膜作製法としてはLB(Langmuir-Blodgett)法と有機分子線蒸着法(OMBD:Organic Molecular Beam Deposition)法が有力である。しかしながら、LB法もOMBD法も成膜方向では一分子層オーダの制御性を有するにもかかわらず面内方向での制御性が良いとは言えない。一方、分子レベル配列制御した個々の素子機能をいかに評価、確認することも重要である。最近になって、走査型トンネル顕微鏡(STM:Scanning Tuneling Micro scope)や原子間顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)などの分子オーダの評価に関する周辺技術の進歩が目ざましく、分子電子デバイスの研究・開発には有力な武器が登場した。ここでは、筆者らが進めている吸着LB法、電圧印加LB法、真空蒸着法による分子配列制御膜の光電子物性とその分子電子デバイスへの応用について述べる。
社団法人電子情報通信学会の論文
1994-09-26

有機超薄膜の機能性と分子電子デバイス

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