偏光放射光によるナノ領域の分子配向観測

Observation of molecular orientation at nano-meter scale using polarized synchrotron radiation

関口 哲弘  ; 馬場 祐治  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; Mannan, M. A.*; Koswattage, K.

Sekiguchi, Tetsuhiro; Baba, Yuji; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Narita, Ayumi; Mannan, M. A.*; Koswattage, K.

有機半導体における配向核生成,核成長の機構をナノスケールで理解することを目的とし、最近われわれが開発しているナノメートル領域で化学結合方向をマッピングする手法について報告する。光電子顕微鏡装置を用いることにより微小領域のX線吸収スペクトルの偏光角度依存性を測定することができる。有機半導体分子であるシリコンフタロシアニン吸着系の配向薄膜を水溶液法と加熱とにより作製し、X線吸収(NEXAFS)の偏光角度依存測定により配向構造を評価した実験結果を報告する。等価殻(Z+1)近似モデルに基づく分子軌道計算により有機薄膜の電子状態を調べ、X線吸収スペクトルはよくシミュレートされた。平面分子は加水分解重合反応により分子平面どうし重なり合い重合し、一次元有機導体化合物を形成すること、及び、一次元分子鎖が基板に垂直方向に成長している、ことが見いだされた。

We report on a new analytical system we are recently developing in order to clarify creation and growth mechanisms of orientation of organic semiconductors in nano-meter scale. Using the instrument, it is possible to measure polarization angle dependence of X-ray absorption fine structure (XAFS) spectra at nano-meter level using photoelectron emission microscopy; thus, it probes direction of chemical -bonds in nanometer scale. We report on fundamental studies of silicon phthalocyanine thin films, which we first try to clarify orientation mechanism of the organic semiconductor. Samples were prepared by wet-based methods followed by annealing. XAFS spectra and their angle dependent data are well understood by core-excited electronic states calculated under Z+1 approximation model. We have found that one-dimensional polymers are synthesized on the substrate, where phthalocyanine planes are stacked face-to-face, and that the chain axis is perpendicular to the substrate.