SP8産業利用報告会s.ppt

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ありあさわい
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1 SPring-8 6 "#$&'()*+,-./012 +, :;<=">=?@A BC"DEFGHIJ KL<=M>=N OPMQR 2009/9/3@ 1. ST"5# 2." HOMO 3." GIXD 4." 5." Chiba University Global COE Program Advanced School for Organic Electronics" +,- ()UVWXYWZ "#$&'(&)*+&#,-(./01'(&)*+&#.'/ [\]^_`abcvdefghijv5 &'()* * "#$ [\]^k`lmnop&q #abcd"h$&'(e+ :fg3hi>tuhz[hjk [\]^r`<stu#4vwswxyuv& z<{?}~ ÄÅÅÇÉÑÑÖÖÖÜáÅàâÄÜÅÜäãÅåçéåÜèâÜêÇÑëíì :::)*+;<=>/0 #?@ABC+3DEFGHIG ::JKLMBHNLOPQ #?RSDETUJVW$XQ :RSH-YDE>TU #?Z[<=J\]^_`&Q cvdefgdîïv ñ3ó>òô "#$&' )*+,-./ "#$&'( 6789:;<9=>?@AB 6.'/CDE6FGHIJ 6KLMN) 6O35P'G'*5=Q5) cvdefgöõhijv5 1

2 œ ` P 3 7 ª«What we are aiming at: Í#&u#/012 ÎÏÐd ÑS ±päã7ò Ôd ÑS ± "#$&7 ÕÖ± ØÙÚ """ÛÜÝ2ÞßŸàáâª«ãä *+,.- F ±² ³_M k µ -¹º»¼ Ÿ½ ¾2 More electronics in food, clothing and shelter To make our life better and more comfortable. EÀFÁ+,- F40 cm2/vs ¾ÂÃ³ päåæç Jurchescu et al., Adv. Mater., 19 (2007) 668. ÓÌ17 ± I DS = µwci V # & VDS $VG ' VT ' DS L 2 " ¾½Ç¾È7É/ Ê³Ë27ÌZ 衣食住にもっとエレクトロニクスをペンタセン単結晶のバンド分散多結晶膜を用いたTFT P?@7åæš` çè7tftb²sio2éê-7í#&u#ë#ìíî +,þ FPP-FETおよび AFMP を用いた研究より 1. 背景 +,ìø5# 2." ペンタセン結晶ドメイン中のHOMOバンド端ゆらぎ +,ìø5# -.ïsð }ñòñë#ìéó 3." GIXDによる基板面内結晶構造解析ドメイン中での grain size ホールの移動度ドメイン境界のポテンシャル# 障壁 4." 考察バンド端ゆらぎの起源さらには微細結晶構造の起源 õ_ö M ˆµ 5." まとめ =µh ìø5#456 = l _M k µ ë#ìô mev õ_ M ùúùúèæ³ûåýü2ý 0Ì ¾ý [1] R. Matsubara et al., Appl. Phys. Lett. 92 (2008) ÿ"#$ý }ñòñë#ìéó7&ü'( ln(1 ("dv dx )) # k BT = $E v (x) + const. バンド端ゆらぎ EV(x) 500nm 500nm Z ˆ op JŠ Œ Žt Q TFT3lmnopqr>stuvwxHyz{V& }.~o ƒ tgw N. Ohashi et. al., Appl. Phys. Lett., 91 (2007) HOMO { $ E # E v (x) ' " (x) = qn V exp& # f )µh ( kt Ef: Fermi level, Nv: effective DOS, Ev: top of the HOMO band peak-to-peak: 30 mev N. Ohashi et. al., Appl. Phys. Lett., 91 (2007)

) * ˆM+),-による結晶構造解析の目的バンド端ゆらぎの起源となる結晶構造には二種類の候補がある 1. 背景 2.

結晶ドメイン内におけるさらに小さな結晶構成単位モザイク結晶結晶子 3." GIXDによる基板面内結晶構造解析 4.

" まとめ結晶ドメイン微小角入射面内X線回折(in-plane GIXD) の回折ピーク幅より

* ˆM+),- SPring-8, BL-46XU 実験方法試料作製方法電気測定を行った試料と同じ方法で作製 (1)

分子線蒸着法でペンタセンを蒸着# 成長条件# 20 C (5$5 mm2) 40 C (5$5 mm2) 5 C (5$5

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全反射臨界角以下の角度で入射し回折が非常に薄い膜 10~20 nm で起こるため平行度が高く強度が強いX線が必要

HUBER社製ゴニオメータ 80 C (10$10 mm2) 100 C (20$20 mm2) 60 C

(グレインサイズの2分の1) 200 nm 2.5 mm" 測定環境室温 He雰囲気 X線入射角 0.

結晶の不均一歪み薄膜相を示す4つのピークを確認[1, 2] 全てのピーク半値幅は装置分解能# (FWHM0.

(120)面については二つのピークでフィッティングバルク相のピークが見えている主成分の薄膜相のピークを解析 }

3 ) * ˆM+),-による結晶構造解析の目的バンド端ゆらぎの起源となる結晶構造には二種類の候補がある 1. 背景 2." ペンタセン結晶ドメイン中のHOMOバンド端ゆらぎ ① 基板表面の凹凸などによる単一結晶ドメイン内の# 不均一歪み ② 結晶ドメイン内におけるさらに小さな結晶構成単位モザイク結晶結晶子 3." GIXDによる基板面内結晶構造解析 4." 考察バンド端ゆらぎの起源さらには微細結晶構造の起源 5." まとめ結晶ドメイン微小角入射面内X線回折(in-plane GIXD) の回折ピーク幅より基板面内方向の結晶子サイズなどを求めゆらぎの起源を考察する微小角入射面内,線回折. * ˆM+),- SPring-8, BL-46XU 実験方法試料作製方法電気測定を行った試料と同じ方法で作製 (1) n+-siに熱酸化膜形成(300 nm) (2) 有機洗浄およびUV/O３処理 (SAMなし) (3) 分子線蒸着法でペンタセンを蒸着# 成長条件# 20 C (5$5 mm2) 40 C (5$5 mm2) 5 C (5$5 mm2) 真空度 5$108 Pa # 成長速度 0.3 nm/min # 測定用試料構造成長温度 & # (平均結晶ドメインサイズ 200 nm 2.5 Rm) # 平均膜厚 50 nm in-plane GIXD測定 in-plane GIXDの概要全反射臨界角以下の角度で入射し回折が非常に薄い膜 10~20 nm で起こるため平行度が高く強度が強いX線が必要 SPring-8の放射光を利用ペンタセンの+),-パターン X線源 Spring-8 BL-46XU 波長1 Å HUBER社製ゴニオメータ 80 C (10$10 mm2) 100 C (20$20 mm2) 60 C 分解能を高めるためにLiFアナライザ (5$5 mm2) 結晶を使用結晶粒径としてドメインサイズ (グレインサイズの2分の1) 200 nm 2.5 mm" 測定環境室温 He雰囲気 X線入射角 0.12 全反射条件より結晶子サイズの解析方法ピークの半値幅は何で決まるか装置関数除く有限の大きさを持つ結晶子結晶の不均一歪み薄膜相を示す4つのピークを確認[1, 2] 全てのピーク半値幅は装置分解能# (FWHM )より大きい結晶構造の解析可能 (110) (200)面については単一のピークでフィッティング (020) (120)面については二つのピークでフィッティングバルク相のピークが見えている主成分の薄膜相のピークを解析 } **7À/000+,3 12E3ÓÚ45 Ç'(À/ $ cos " 2 sin " K S =# + D b ピーク半値全幅 l X線波長 1 ' h 不均一歪み D 結晶子サイズ KS Scherrer定数 0.97を使用 b cosq/l 2sinq/lプロット傾きから不均一歪み切片から結晶子サイズD [1] T. Kakudate and N. Yoshimoto, Appl. Phys. Lett. 90, (2007). [2] S. E. Fritz et al., J. Am. Chem. Soc. 126, 4084 (2004). 3

4 }è** +),- cos" 2sin" K $ = # + S D Scherrer K # D = S " cos # (25-50 nm) GIXD Hall { (110) } HOMO (110) 2 ( ˆ 6ˆ Má k M7789 :/;ü< r=7>?ºï 5# $& «ø 1. 2." HOMO 3." GIXD 4." 5." Î#ÏÛ& 7@A +,34567BC +,3456` kˆãˆ Má r ãd Má E.Ò k MFsGH7"5#jXcI5g HOMO band? 200 nm SiO 2 E.Ò k MFs7JKGHÆr ãˆ Má /<ûü LÙ M="0"+,3456/EN nm 4

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5 # <150 mev O P`ÁË7TFTB 7Õ#&u#Î#ÏÌÓ Ï 5#456 = l <1000 nm Ã17dî SØ ±` µ = ql 2k B T µ h nm" Î#ÏÛ& " E v low µ h 14 mev rms " qn A " b exp $ q" ( b ' * 2# s & k B T ) +,ÌÓ }ÒÚÒÎ#Ï ÌÓ SiO 2 HOMO in-plane GIXD nm # Hall Scherrer nm HOMO nm # COE 5

Microsoft Word - ’V‘é−gŁš.doc

Microsoft Word - ’V‘é−gŁš.doc ÿj~ Êu ÊËu ÎÍÊ Êy Ê~ Ê~Êu}Ì ÐÑÒdÌÊh ~{ 2 1 Êu ÿj~ Êu ~Êÿj~ ÊÂÇÍÊiÍ MO Ê{dÉÆÍÂ ÂÊÊ ÊuÊÎdyÉÆÍÂ {dêâi ~ +%ÌuËÊÎÐÑÑ~{ÉÆÍÂ ÉÎËˆÊuÊ{dÉÆÍÂÌÉÂ~~ÍÊdÊÊÌ ÂvÇ ÉÆÍÇÉÇÍÂ ÊÊ~{ÉÉÌ ÎÆ{dÉÊÉÉÆÍÂ Êu u ÿj~ ÊÊ~ÊÊÂÇ~ÉÆÍÂy ÊÊ