Effect of substrates on the molecular orientation of silicon phthalocyanine dichloride thin films

シリコンフタロシアニン塩化物薄膜の配向性に対する基板の影響について

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

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

種々の基板表面に蒸着したシリコンフタロシアニン塩化物の配向性について、直線偏光放射光を用いたX線吸収端微細構造(NEXAFS)により調べた。基板としては、化学的に不活性で、かつ表面の形状が異なる3種の基板、すなわち高配向性グラファイト(HOPG)、多結晶金、導電性透明酸化物のインジウムスズ酸化物(ITO)の3種類を用いた。Si K-吸収端のNEXAFSスペクトルの偏光依存性から、1層から5層程度の薄膜はいずれの基板表面においても、基板におおよそ平行に蒸着することがわかった。偏光依存性を定量的に解析した結果、HOPG表面における分子の傾きは2であり、これはHOPG表面が完全に平坦であることに起因すると結論した。一方、ITO表面では分子の平均傾き角は26であった。走査型原子間力顕微鏡(AFM)による観測の結果、表面の凹凸の水平方向の周期は数ナノメーターであり、フタロシアニン分子の大きさよりはるかに大きいことがわかった。このことから、表面の形状により決定される1層目の分子の向きが、2層目以降の蒸着層の配向性を決定することが明らかになった。

Molecular orientations of silicon phthalocyanine dichloride (SiPcCl) thin films deposited on three different substrates have been measured by near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy. For thin films about 5 monolayers, the polarization dependences of the Si K-edge NEXAFS spectra showed that the molecular planes of SiPcCl on three substrates were nearly parallel to the surface. Quantitative analyses of the polarization dependences revealed that the tilted angle on HOPG was only 2 degree, which is interpreted by the perfect flatness of HOPG surface. While the tilted angle on indium tin oxide (ITO) was 26. It is concluded that the morphology of the top surface layer of the substrate affects the molecular orientation of SiPcCl molecules not only for mono-layered adsorbates but also multi-layered thin films.