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Micro-orientation control of silicon polymer thin films on graphite surfaces modified by heteroatom doping

ヘテロ原子ドーピングにより改質したグラファイト表面でのシリコンポリマー薄膜の微細配向制御

下山 巖; 馬場 祐治; 平尾 法恵*

Shimoyama, Iwao; Baba, Yuji; Hirao, Norie*

有機デバイスの性能は有機薄膜中の分子配向に大きく依存する。したがって有機分子の微細配向制御はデバイス集積化に必須の技術であるが、その手法はまだ確立していない。我々はイオンビームによりヘテロ原子ドーピングを行ったグラファイト基板上にポリジメチルシラン(PDMS)薄膜を蒸着することで有機薄膜の微細配向制御を試みた。未照射基板上でPDMS薄膜は垂直配向をとるのに対し、Ar$$^{+}$$イオン照射を行った基板上ではランダム配向、N$$_{2}$$$$^{+}$$イオン照射を行った基板上では垂直配向をとることをX線吸収分光法の偏光依存性測定と分子軌道計算により明らかにした。さらに、数十ミクロン周期のパターンのN$$_{2}$$$$^{+}$$イオン照射を行ったグラファイト基板上でPDMS薄膜が配向構造に起因するパターンを示すことを光電子顕微鏡により明らかにした。以上の結果は、この手法が有機分子の微細配向制御に対して有効であることを示している。

The performance of organic devices largely depends on molecular orientation in organic films. Whereas micro-orientation control of organic molecules is an indispensable technology for integration of organic devices, the method has not been established. We attempted to control micro-orientation of polydimethylsilane (PDMS) thin films by deposition of PDMS on graphite substrates modified by hetero atom doping using ion beam. Polarization dependence measurements of X-ray absorption spectroscopy and molecular orbital calculations clarified that PDMS films have lying, standing, and random orientations on the non irradiated, N$$_{2}$$$$^{+}$$-irradiated, and Ar$$^{+}$$-irradiated graphite surfaces, respectively. Furthermore, photoemission microscopy observation clarified that a PDMS film showed micro-patterns on a graphite surface with a microstructure on the order of $$mu$$m by separating N$$_{2}$$$$^{+}$$-irradiated and non irradiated areas. These results demonstrate our method is promising for micro-orientation of organic molecules.

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