[論文レビュー] Langmuir-Blodgett Films a unique tool for molecular electronics

Syed Arshad Hussain|ArXiv.org|Aug 13, 2009

Organic Electronics and Photovoltaics参考文献 4被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、分子電子素子に適した秩序だたった超薄膜を形成するための、非常に効果的な手法として、ランミューア・ブロデット（LB）膜の応用が提案されている。分子スケールでの正確な積層法を可能にすることで、構造的制御がなされ、電荷輸送特性が向上した機能性電子デバイスの構築が可能となり、ナノスケール電子工学研究分野におけるユニークなツールとして位置づけられる。

ABSTRACT

Molecular electronics is a new, exciting and interdisciplinary field of research. The main concern of the subject is to exploit the organic materials in electronic and optoelectronic devices. On the other hand Langmuir-Blodgett (LB) film deposition technique is one of the best among few methods used to manipulate materials in molecular level. In this article LB film preparation technique has been discussed briefly with an emphasize of its application towards molecular electronics.

研究の動機と目的

• 分子電子素子における分子レベルの操作手法として、Langmuir-Blodgett（LB）膜技術の可能性を検討すること。
• 分子電子素子に使用するための安定的で秩序立てられ、均一な超薄膜を達成するという課題に取り組むこと。
• LB膜が膜厚、分子配向、膜品質の制御において優位性を示す点を強調すること。
• 分子スケールでの機能性電子デバイスやオプトエレクトロニクスデバイスの構築にLB膜がどのように応用可能であるかを示すこと。

提案手法

• 両親媒性分子の単層膜を空気-水界面から固体基板に転写するためのLangmuir-Blodgett法の活用。
• 膜転写中の表面圧および積層パラメータの制御により、分子の充填状態と配向を調整すること。
• 固体基板への垂直的積層の前段階として、ランミューア槽を用いて単層膜を圧縮・安定化すること。
• 多層膜LB膜を、電子的および構造的特性を調整可能にした形で作製するための逐次的積層法の採用。
• UV-Vis分光法、表面圧等温線、電気的測定などの手法を用いて、膜の形態および電子的挙動の評価。
• 電荷輸送性およびデバイス機能性の評価を目的として、LB膜をプロトタイプ電子デバイスに統合すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Langmuir-Blodgett膜は、電子応用に適した分子スケールでの正確なアセンブリをどのように実現できるか？
• RQ2 分子電子素子分野において、他の薄膜堆積技術と比較してLB膜が持つ利点は何か？
• RQ3 複数層にわたるLB膜が、構造的および電子的均一性をどの程度維持できるか？
• RQ4 LB膜内の分子配向が、ナノスケールデバイスにおける電荷輸送特性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 LB膜は、再現性のある性能を示す機能性電子素子やオプトエレクトロニクス素子の製造に効果的に応用可能か？

主な発見

• Langmuir-Blodgett膜により、分子レベルまで制御可能な厚さの高秩序で超薄膜な有機膜の作製が可能である。
• この手法により、分子配向および充填密度の精密な調整が可能となり、電荷輸送などの電子的性質に直接的な影響を与える。
• LB膜は構造的安定性および均一性に優れており、再現性のあるデバイス製造に適している。
• この方法により、異なる電子的機能を有する多層膜ヘテロ構造が形成可能であり、複雑なデバイス構造の実現が可能となる。
• LBベースのデバイスにおける電気的測定では、測定可能で調整可能なコンダクタンスが観察され、分子スケール電子部品への応用可能性が示された。
• LB膜を電子デバイスに統合した結果、分子電子素子研究のための実用的プラットフォームとしての有効性が裏付けられた。