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平成 14 ~ 18 年度科学研究費(学術創成研究費) 高度界面制御有機・無機複合構造による 量子物性の発現と応用 PowerPoint PPT Presentation


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平成 14 ~ 18 年度科学研究費(学術創成研究費) 高度界面制御有機・無機複合構造による 量子物性の発現と応用. 研究代表者斉木幸一朗(東大 新領域) 研究分担者青木 秀夫(東大 理 物理) 島田 敏宏(東大 理 化学) 上野 啓司(埼大 理 化学) 佐々木岳彦(東大 新領域) (H16- ) 有田亮太郎(東大 理 物理) 研究協力者中村 榮一(東大 理 化学) 西原 寛(東大 理 化学) 木口 学 * (北大 理 化学) * H14-15 研究分担者. ① へテロ界面の構造制御と電子状態 選択的プローブ,第一原理計算, …

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平成 14 ~ 18 年度科学研究費(学術創成研究費) 高度界面制御有機・無機複合構造による 量子物性の発現と応用

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Presentation Transcript


H16 h14 15

平成14~18年度科学研究費(学術創成研究費)高度界面制御有機・無機複合構造による量子物性の発現と応用

研究代表者斉木幸一朗(東大 新領域)研究分担者青木 秀夫(東大 理 物理)島田 敏宏(東大 理 化学)上野 啓司(埼大 理 化学)佐々木岳彦(東大 新領域) (H16-)有田亮太郎(東大 理 物理)研究協力者中村 榮一(東大 理 化学)西原 寛(東大 理 化学)木口 学*(北大 理 化学)*H14-15 研究分担者


H16 h14 15

① へテロ界面の構造制御と電子状態

選択的プローブ,第一原理計算,…

② 有機薄膜の重合と高分子強磁性

有機2次元ネットワーク,平坦バンド強磁性,…

③ 有機 / 無機へテロ接合が発現する量子物性

FET構造電荷注入,光物性,界面超伝導,…

研究の背景と目的

“ヘテロ”界面に特有な物性の探索

半導体へテロ界面

金属へテロ界面

酸化物へテロ界面

従来のヘテロ界面(物質群共通)

絶縁物 / 金属

有機物 / 金属

= 本研究の対象

(実験) ヘテロ界面作製,界面選択性プローブ

(理論) 第一原理計算,多体効果

実験と理論の協奏

高度な界面作製/制御技術

相関設計/制御

多様物質系ヘテロ成長

共有結合,イオン結合

分子性結合,金属結合

電子相関理論

超伝導,光学非線形


H16 h14 15

① へテロ界面の構造制御と電子状態

MIGS- 無機絶縁体/金属界面に特有な電子状態実験     →   理論

alkali halide / Cu, Ag の

 初めてのエピ成長

元素選択性プローブ 

NEXAFS

第一原理計算

界面1原子層の MIGS を再現

MIGS(金属誘起ギャップ状態)

半導体 / 金属では確立

侵入長∝1/EG

insulator

絶縁体では <<1Å?

未解決の問題


H16 h14 15

①へテロ界面の構造制御と電子状態

MIGSの展開

実空間位置

有機薄膜 / 金属界面

 実験 

C44H90 (TTC) / Cu (100)

NEXAFS

 第一原理計算

(C2H2)n / Cu, Ni (100)

物性予測

励起子機構超伝導

探索のモデル系

LiCl on Cu(100)

MIGS

STM / STS

cf. NEXAFS

MIGS

=

anion 位置に振幅

Kuroki-Aoki model


H16 h14 15

①へテロ界面の構造制御と電子状態

anion

cation

O  交互供給Mg

極性面

第一原理計算1-3層の超薄膜でも極性面, 表面層は金属 

期待される物性 超活性表面,2次元金属層

不安定で一般には実現困難

MgO, CoO / Ag (111)

極性面強磁性の可能性

有機極性面

    ↓ (<10 層)極性面安定化!D (EF): nonzero

5.5 D

Bucky ferrocene (東大理 中村研 合成)


H16 h14 15

② 有機薄膜の重合と高分子強磁性

平坦バンド強磁性理論      →     実験    

平坦バンド強磁性 in 奇数員環鎖

合成実験(東大理化学 西原研との共同研究)PAT(N,N-ジメチルアミノトリアゾール)モノマー合成:成功ポリマー化:試行中N,N-ジメチルアミノピロール:電解重合に成功

設計物質(PAT)

(Arita et al)

強磁性

転移温度

Tc~ 90K


H16 h14 15

②有機薄膜の重合と高分子強磁性

C60 in O2

Laser 照射

電界誘起重合 重合と強磁性

C60薄膜の重合強磁性,高 mobility の期待光+電場の協奏による重合の促進(速度定数 103増大)

炭素系特異磁性C60+O2+laser,H2C6H6 + Pt (111) (graphene)

FET mobility の向上

表面分析+ in situカー効果測定による発現機構の解明

電界誘起重合体の磁性の探索

電流誘起重合,反応位置制御


H16 h14 15

A

anode

cathode

Ta

Ta

0.0002 M KIaq

③ 有機 / 無機へテロ接合が発現する量子物性

電界効果電荷注入過程の解明

電界効果トランジスタ (FET)

空乏層,蓄積層の厚さ評価

 超薄膜状態(1分子層) FET

 過渡現象 → 伝導機構

In-situ 測定装置

超薄膜FET

FET 断面 KFM 測定

 界面電荷分布

High-k ゲート絶縁膜

( 陽極酸化Ta2O5 )

C601分子あたり0.25個

KFM測定装置

FET on Ta2O5


H16 h14 15

今後の計画・展望

異質なヘテロ界面の電子状態の実験的・理論的解明

新分野創成の基礎


Report 29 80

研究成果報告書report 29項目原稿完成(カラー)全80ページ10月中配布予定


H16 h14 15

主要購入装置(500万円以上)


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