Anchoring of alkyl chain molecules on oxide surface using silicon alkoxide

アルキル鎖をもつ有機分子のシリコンアルコキシドを用いた酸化物表面への固定化

成田 あゆみ; 馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵; 矢板 毅

Narita, Ayumi; Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Yaita, Tsuyoshi

近年、有機薄膜が新たな機能性材料として注目を集めているが、有機薄膜を新規デバイス材料として応用するためには、有機分子を無機基板表面へ整然と並べて固定化する必要がある。特に光学デバイスを考えた場合、透明な絶縁体である酸化物表面に有機分子を固定化することが重要である。そこで本研究では、サファイア表面にシリコンアルコキシド基を終端に持つ長鎖アルキル分子(オクタデシルトリエトキシシラン,ODTS)を自己組織化的に固定化することを試み、界面の化学状態と分子配向をX線光電子分光法(XPS)及びX線吸収微細構造法(NEXAFS)を用いて調べた。XPSの結果から、溶液法,吸着法で得られた膜は単分子層に近く、シリコンアルコキシドがサファイア表面と化学結合を形成していることがわかった。また、単分子膜のSi K吸収端NEXAFSスペクトルの偏光依存性から、ODTS分子のSi-O結合が、表面に対して垂直であることが明らかとなった。

In order to apply the organic thin films to electric and optical devices, the immobilization of organic molecules on inorganic substrate is essential. Considering optical devices, it is important to immobilize organic molecules on oxide surfaces, because many of oxides have insulating and transparent properties. In this study, we have investigated the chemical states of the interface between organic molecules with silicon alkoxide and sapphire surfaces by X-ray photoelectron spectroscopy and near edge absorption fine structure (NEXAFS). Octadecyl-triethoxy-silane (ODTS) molecules which are terminated by silicon alkoxide were adsorbed on sapphire surfaces. On the basis of the Si 1s XPS spectra for monolayer, it is supposed that the chemical bond between silicon alkoxide and the surface is formed. For Si K-edge NEXAFS spectra, the polarization dependence was observed, which suggests that the Si-O bond in ODTS was located perpendicular to the surface.