Orientation of thin films synthesized from silicon phthalocyanine dichloride on a highly oriented pyrolytic graphite investigated using near edge X-ray absorption fine structure

高配向性グラファイト表面に作成したシリコンフタロシアニン塩化物薄膜の配向性に関するX線吸収端微細構造法による研究

Deng, J.; 関口 哲弘  ; 馬場 祐治  ; 平尾 法恵*; 本田 充紀   

Deng, J.; Sekiguchi, Tetsuhiro; Baba, Yuji; Hirao, Norie*; Honda, Mitsunori

直線偏光放射光を用いたX線吸収端微細構造法により、有機デバイスの候補材料として期待されているシリコンフタロシアニン化合物薄膜の配向性について調べた。高配向性グラファイト表面に、スピンコート法によりシリコンフタロシアニン2塩化物の溶液を滴下した後、空気中で345Cに加熱することにより、Si-C結合が解裂し、空気中の酸素によりSi-Oに変化することがわかった。この試料のについて、直線偏光した放射光を用いたSi -吸収端のX線吸収端微細構造スペクトルを測定した結果、Si 1sから価電子帯の非占有軌道への共鳴吸収ピークの強度に顕著な偏光依存性が認められた。偏光解析の結果、Si-N結合軸は表面に平行に近いのに対して、Si-O軸は表面に垂直に近いことがわかった。この結果から、(1)シリコンフタロシアニン2塩化物はシリコンフタロシアニン酸化物結晶を容易に合成するためのよい前駆体であること,(2)この方法で作成したシリコンフタロシアニン酸化物薄膜は基板表面に対して配向しているため良質な電子物性を持つ有機薄膜となりうること、の2点が明らかとなった。

Molecular orientation of thin films of silicon phthalocyanine (SiPc) compounds on highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) was investigated by near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The films were prepared by a casting method using solution of SiPc dichloride. XPS results showed that the chlorine atoms in SiPc dichloride were substituted by oxygen atoms when the film was heated in the air. The orientation of the molecules with respect to the substrate plane was investigated by the polarization dependences of the Si edge NEXAFS spectra. For the sample heated in the air, two clear peaks appeared in the NEXAFS spectra at around 1847.2 and 1852.4 eV, which were assigned to the resonant excitation form Si 1s to * orbitals around the Si-N bonds and those around the Si-O bonds, respectively. The intensities of the resonance peaks showed strong polarization dependence. A quantitative analysis of the polarization dependences revealed that the Si-N bond was lying down while the Si-O bond was out of the plane.