Self-ordering of silicon polymer thin film grown on indium tin oxide surface investigated by X-ray absorption spectroscopy

X線吸収分光法により見いだしたインジウム・スズ酸化物表面に成長させたシリコンポリマーの自己秩序化

Mannan, M. A.*; 馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; 永野 正光*; 野口 英行*

Mannan, M. A.*; Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Narita, Ayumi; Nagano, Masamitsu*; Noguchi, Hideyuki*

有機分子やポリマーなど異方性分子の薄膜の電気的,光学的特性は、結晶構造や電子構造だけでなく、分子の配向にも大きく依存する。そこで放射光を用いて、導電性透明基板として用いられているインジウム・スズ酸化物(ITO)表面に蒸着したシリコンポリマーの分子配向を調べた。試料は、最も簡単なシリコンポリマーであるポリジメチルシラン(PDMS)を用いた。PDMSを電子衝撃加熱法によりITO表面に1層ずつ精密に蒸着し、直線偏光した放射光を用いてSi K-吸収端のX線吸収スペクトルを測定した。その結果、スペクトルの吸収ピーク強度に顕著な偏光依存性が認められた。これを解析した結果、ポリマーのSi-Si分子軸は表面に対して40度傾いていることがわかった。この角度は、表面に垂直に立ったポリマーがヘリカル構造をとったときの角度にほぼ一致する。以上の結果から、PDMSは自己組織化過程により、高度に配向することが明らかとなった。

The ordering and molecular orientation of polydimethylsilane (PDMS) films grown on indium tin oxide (ITO) surface has been assigned. The orientation of the samples as well as that of the annealed sample was studied by Si K-edge near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) and X-ray photoelectron spectroscopy using linearly polarized synchrotron radiation. The Si K-edge NEXAFS spectra for the thick film have at least four resonance peaks of which two peaks are found to be strongly polarization dependent. On the basis of the polarization dependences of the peak intensities, it is revealed that the backbones of the PDMS films are perpendicularly oriented on the ITO surface. The angle between surface and the Si-Si bonds for multilayered film calculated from the helical structure of PDMS molecule was found to be 41.5 which was almost coincided with the experimentally obtained angle of 40 . It was concluded that PDMS molecules are highly self-ordered on ITO surface.