Systematic Study on Electronic Structure of Organic Thin Films and Interfaces by Photoemission Spectroscopy with Synchrotron Radiation

H. Yamane
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Abstract

【はじめに】 機能性有機分子(有機半導体)の多くは、弱い分子間相互作用によって集合体を形成し、その 電子物性・機能には分子骨格面外に緩く結合した π 電子が関与する。このような分子間相互作用 によって支配された弱い相互作用場では、分子個々の性質と集合体としての性質が協奏し、分子 の集合状態(結晶構造、分子配向・配列)に依存した電子物性・機能が発現する。 物質の電子物性・機能を研究するうえで、外部光電効果を利用した光電子分光法は直接的かつ 有効な手法として知られている。特に、物質から放出された光電子のエネルギー分布と角度分布 を計測する角度分解光電子分光法(ARPES)は、波数分解した電子構造(バンド構造)に関する 知見を与える。さらに、励起光に波長可変な放射光を用いることによって、バンド構造の三次元 情報が得られることに加え、種々の X 線分光法の適用も可能となり、特定の元素・官能基サイト における分子配向や基板との吸着距離を定量的に決定することができる。 本研究では、有機薄膜・界面の構造と電子状態との相関を系統的に解明するために、分子系の 電子状態研究に最適化した ARPES 装置の開発(@分子研 UVSOR 施設)とそれを用いた有機薄膜・ 界面の高精度な電子状態測定に取り組んできた。その結果、従来は困難だった有機薄膜・界面の 構造と電子状態の相関の系統的解明に成功した。
同步辐射光发射光谱系统研究有机薄膜和界面的电子结构
【前言】大多数功能性有机分子(有机半导体)通过弱分子间相互作用形成集合体,其电子物性和功能与分子骨架外松散结合的π电子有关。在这种由分子间相互作用支配的弱相互作用场中,分子个体的性质和作为集合体的性质相互协奏,表现出依赖于分子的集合状态(结晶结构、分子取向和排列)的电子物性和功能。在研究物质的电子物性、功能方面,利用外部光电效应的光电子光谱法作为直接且有效的方法被熟知。特别是,测量从物质释放的光电子的能量分布和角度分布的角度分解光电子分光法(ARPES)提供了有关波分解的电子结构(带结构)的知识。并且,通过在激发光中使用波长可变的放射光,除了能够获得频带结构的三维信息之外,还能够应用各种X射线光谱法,并且能够应用特定的元素、官能团位点中的分子定向和与基板的吸附距离可以定量地决定。为了系统地阐明有机薄膜、界面结构与电子状态的相关性,本研究开发了针对分子系统电子状态研究的最优化ARPES装置(@分子研究所UVSOR设施),并利用该装置开发了有机薄膜。一直致力于界面的高精度电子状态测定。结果,成功地系统阐明了有机薄膜、界面结构与电子状态之间的相关性,这在以前是非常困难的。
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