Immobilization of alkyl chain molecules on oxide surface using phosphonic acid as an anchor

亜リン酸基をアンカーとして用いるアルキル鎖分子の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

有機薄膜を新たな光学・電子デバイス材料として応用するためには、デバイス基板として用いられる酸化物表面基に対して、有機分子を固定化し規則的に配列させることが重要である。そこで本研究では酸化物表面に有機分子を固定化させ、自己組織化膜を作製することを目指した。試料はサファイア単結晶基板を、デシルホスホン酸(DPA)のエタノール溶液に浸すことにより作製した。表面の電子構造は放射光軟X線でのX線光電子分光法(XPS)により測定した。固体のDPA分子とDPA分子膜のP 1s XPSスペクトルでは、ともに一本のピークが確認され、その束縛エネルギーはほぼ同じであった。また入射X線を全反射条件にしてXPSを測定したところ、通常のXPSに比べC 1sの強度が増大した。全反射条件でのXPS測定は表面敏感になるので、この結果より、サファイア表面においてDPA分子はリン酸基を介して表面とイオン結合を形成しており、アルキル鎖を上にして位置していることが明らかになった。

To apply organic thin films as new devices, it is important to immobilize organic molecules on oxide surfaces. In this study, we investigated the formation of organic self-assembled monolayer on the oxide surface. Decyl phosphonic acid (DPA) molecules were used as the adsorbed molecule on the surface. The DPA film was prepared by immersing the sapphire substrate in DPA ethanol solution. The sample was measured by XPS using synchrotron soft X-ray. For the P 1s XPS spectra of the DPA powder and the DPA film on the sapphire surface, a single peak was observed and the binding energies of the two samples were almost the same. And we measured the sample by the total reflection (TR) XPS, which is highly surface sensitive method. Compared with the normal XPS, the intensity of the C 1s peak in TR-XPS was enhanced. As a result, it was elucidated that the phosphonic acid of the DPA molecule was located at the lower side, while the alkyl chain was located at the upper side on the surface.