Comparative study of structures and electrical properties in cobalt-fullerene mixtures by systematic change of cobalt content

コバルト濃度に依存したコバルト-フラーレン混合薄膜の構造及び電気伝導性に関する系統的研究

境 誠司; 楢本 洋*; Avramov, P.; 矢板 毅; Lavrentiev, V.; 鳴海 一雅; 馬場 祐治  ; 前田 佳均

Sakai, Seiji; Naramoto, Hiroshi*; Avramov, P.; Yaita, Tsuyoshi; Lavrentiev, V.; Narumi, Kazumasa; Baba, Yuji; Maeda, Yoshihito

Co-C混合薄膜について、Co濃度に依存した構造形成と電気的特性の変化について広い濃度範囲に渡る系統的評価を行った。ラマン分光測定により、Co-C化合物の生成と飽和組成(CoC)が明らかになった。化合物内の結合性が共有結合性のCo-C結合によることが、ラマンピークの組成に依存したシフトやC分子の対称性低下の示唆から明らかになった。Co濃度が希薄な混合薄膜は浅いギャップ間準位からのキャリアの熱励起により説明される伝導性を示した。Co濃度がより高い混合薄膜は、Co濃度に依存してCoクラスター/ナノ粒子に起因するホッピング伝導や金属伝導を示すことがわかった。

A systematic study is performed for the Co content-dependent structure evolution and electrical properties in the cobalt(Co)-fullerene(C) mixtures in the broad content region. Raman analysis confirms that the mixture has a saturation composition of CoC for the compoundformation. An important role of the covalent Co-C bonds for the characteristic structure and the properties in the Co-C compounds is concluded from the content-dependent peak shifts and the symmetry lowering of C. The Co-dilute mixtures exhibit a semiconductive nature represented bythe activated transport from the shallow mid-gap states. The Co-dense mixtures are characterized by hopping conduction (including variable rangehopping) attributed to the Co clusters/nanoparticles in the compound matrix and by the percolated metallic conduction, depending on the Co content.