Real-time observation on surface diffusion and molecular orientations for phthalocyanine thin films at nanometer spacial resolution

フタロシアニン薄膜の表面拡散と分子配向に関するナノメートルスケールの空間分解能での実時間観察

馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 下山 巖   ; 本田 充紀   ; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; Deng, J.

Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Shimoyama, Iwao; Honda, Mitsunori; Hirao, Norie; Narita, Ayumi; Deng, J.

金表面にパターン状に蒸着したシリコンフタロシアニン2塩化物薄膜の電子構造と分子配向を、新しく開発した軟X線励起光電子顕微鏡(PEEM)によりナノメートルスケールで実時間観察した。Si K-吸収端のX線吸収スペクトルの偏光依存性から、5層蒸着したシリコンフタロシアニン2塩化物は、薄膜全体としては表面に平行であることがわかった。室温でのPEEM観察では、マイクロパターンが明瞭に認められたが、高温に加熱すると表面拡散が起こり、均一となった。このとき、清浄な金表面に拡散した分子は、逆に表面に垂直であることを示唆する結果が得られた。このようなナノメートルスケールにおける分子配向の変化は、分子-分子間相互作用と表面-分子間相互作用の大きさによって決定されることを明らかにした。

The morphology, electronic structure and ordering for micropatterns of silicon phthalocyanine thin films on gold have been investigated at nanometer scale by photoelectron emission microscopy (PEEM) excited by polarized soft X-rays from synchrotron light source. The incident angle dependences of the X-ray absorption fine structure (XANES) spectra at the silicon K-edge revealed that the molecules of 5-layered films are lying nearly flat on the surface. Clear image of the micropattern was observed by PEEM at room temperature, while the surface diffusion was observed upon heating. On the basis of the photon-energy dependences of the brightnesses in the PEEM images, it was found that the molecules diffusing to the fresh gold surface rather stand-up at 240C. The observed changes in the molecular orientations at nanometer domains are discussed on the basis of the strengths of the molecular-molecular and molecular-surface interactions.