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

【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。