| 【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】 |
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| 1次元分子細線へのキャリア注入と新機能素子開発 |
| 赤井恵 |
| 【成果の概要】 |
本研究では一次元高分子鎖であるポリジアセチレン(PDA)分子ワイヤ1本から構成される1分子素子の構築を目的としている。我々はこれまでの研究結果からPDAは分子鎖内にキャリア(ポーラロン)を注入することによって金属転移が誘起されることを発見した。PDA分子素子構造を構築することによってこの金属転移を実証するとともに、この励起状態を利用した新機能を持つ素子の実現が可能であると考えている。またこのような分子素子を実現する作成プロセスの一つ一つが「構造制御と機能」領域の目指すビルトアップナノテクノロジー技術の革新に繋がる。
PDA分子鎖はジアセチレン単分子膜を重合させることによって一方向にそろって分子鎖が出来る。この性質を利用して素子電極間に分子を架橋させるためには絶縁体/金属電極境界に段差の無い電極を用いることが必要である。そこで我々は独自の機械研磨平坦化手法を用いてナノギャップフラット電極を作製した。図.1に平坦化前後の埋め込み金電極のAFM像を示す。(b)に見られるようにギャップ周辺での段差をほぼ数nm以下に抑えることに成功した。
次に作製したナノギャップフラット電極上に真空蒸着法を用いて10-12,ノナコサジイン酸を蒸着し、紫外線照射を7分間行うことにより重合を誘起し、ポリジアセチレン薄膜を作製した。Fig.2に電極上に作製したポリジアセチレン薄膜のAFM像(a)とI-V特性(b)を示す。AFM像からポリジアセチレンが電極間に架橋していることがわかり、架橋した分子を通って電流が流れているのが明らかである。また、電極間を膜が覆っていても分子主鎖が電極間に架橋していない場合にはほとんど電流が観測されず、この分子の主鎖に沿った一次元電気伝導性は明らかであった。
今回用いた電極は電極間距離350nm電極幅200nmであり、電極平行方向に対して分子の架橋角度は約2oであったため架橋したポリジアセチレンの本数は約400本となる。グラフから読み取れる抵抗値は1.4 TΩ、ポリジアセチレン一本の抵抗に換算すると560TΩ、1.5TΩ/nmとなった。また、膜としての導電率は5×10-6 S/cmである。この値はイントリンシックな導電性高分子の導電率として十分高い。特にI-V特性が線形性を示すことは電荷がホッピング伝導ではなく、連続的に電極から供給されていることを示唆しており、これまで測定されることの無かった導電性高分子鎖内の純粋なキャリア伝導機構を世界に先駆けて測定した例であると考えている。また非常に良い金属−分子の接触状態が実現されていることが示唆されており、将来的に目指す一分子デバイス実現へ向けて大きく前進したと言えるであろう。今後は素子機能の発現へと研究を進めていく予定である。 |
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図1. 独自の機械研磨法によって作成したナノ
ギャップ電極のAFM 像と断面プロファイル。
(a)平坦化前(b)平坦化後 |
図2. 平坦電極上に形成したPDA薄膜のAFM像。
分子二個の層が電極間を覆い、分子鎖が電極間を
架橋している。および架橋したPDA分子を流れる電流
のI-V特性。 |
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【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】 |
| 【主な論文・著書】 |
| 著者 |
Megumi Akai-Kasaya, Kayo Yura, Yuichi Higuch, Akihito Yoshida, Akira Saito, Masakazu Aono, Yuji Kuwahara |
| 表題 |
Polymerization Direction Controlled Growth of Polydiacetylene on Artificial Silicon Oxide Templates |
| 発表先 |
Surfce Interface Analysis |
| 掲載日 |
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| 著者 |
T. Kawanishi, T. Fujiwara, *M. Akai-Kasaya, A. Saito, M. Aono, J. Takeya, and Y. Kuwahara, |
| 表題 |
High-mobility organic single crystal transistors with submicrometer channels |
| 発表先 |
Appl. Phys. Lett. |
| 掲載日 |
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| 著者 |
Yuichi HIGUCHI, Naoki OHGAMI, Megumi AKAI-KASAYA, Akira
SAITO, Masakazu AONO and Yuji KUWAHARA |
| 表題 |
Application of Simple Mechanical Polishing to Fabrication of
NanogapFlat Electrodes |
| 発表先 |
Journal of Japanese Applied Physics |
| 掲載日 |
2006/1/27 |
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| 著者 |
青野正和、 中山知信、
桑原裕司、赤井恵 |
| 表題 |
低次元ナノ構造の電気伝導 |
| 発表先 |
応用物理学会誌 |
| 掲載日 |
2006/3/10 |
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| 【主な発表・講演】 |
| 発表者 |
M. Akai-Kasaya, Y. Kuwahara and M. Aono, |
| 表題 |
Metal transition of one-dimensional polymer nanowire |
| 発表の場 |
IWSDRM “International Woekshop on Superconductivity in Diamond and Related Materials”,Tsukuba Japan, |
| 発表日 |
2008/7/7 |
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| 発表者 |
M. Akai-Kasaya, T. Kawanishi, K. Hayashi, M. Nashiki, A. Saito, M. Aono and Y. Kuwahara |
| 表題 |
Development of Nanosize Organic Thin-Film Transistor Using Nanogap Flat Electrodes |
| 発表の場 |
The International 21st Century COE symposium on Atomistic Fabrication Technology |
| 発表日 |
2007/10/17 |
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| 発表者 |
川西隆史，赤井恵，齋藤彰，青野正和，竹谷純一，桑原裕司 |
| 表題 |
Nanosize field-effect transistors with rubrene single-crystal |
| 発表の場 |
The International 21st Century COE symposium on Atomistic Fabrication Technology |
| 発表日 |
2007/10/15 |
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| 発表者 |
M.Nashiki, M.Akai-Kasaya A.Saito, M.Aono, S.Nagano, Y.Kuwahara |
| 表題 |
Fabrication of polythiophene-monolayer FET with flat nanoelectrode |
| 発表の場 |
The International 21st Century COE symposium on Atomistic Fabrication Technology |
| 発表日 |
2007/10/15 |
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| 発表者 |
川西隆史，赤井恵，齋藤彰，青野正和，竹谷純一，桑原裕司 |
| 表題 |
ルブレン単結晶を用いたナノサイズFE |
| 発表の場 |
秋季 第68回応用物理学会学術講演会 |
| 発表日 |
2007/9/5 |
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| 発表者 |
梨木将登、川西隆史、赤井恵、齋藤彰、青野正和、桑原裕司 |
| 表題 |
ペンタセンナノロッドの電気的物性評価 |
| 発表の場 |
秋季 第68回応用物理学会学術講演会 |
| 発表日 |
2007/9/5 |
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| 発表者 |
Megumi Akai-Kasaya, Masakazu Aono, Yuji Kuwahara |
| 表題 |
Measurement of Electrical Transport Properties through Conjugated Conducting Polymer Using Nanogap Flat Electrodes |
| 発表の場 |
The International workshop on "Electron transport through a linked molecule in nano-scale" |
| 発表日 |
2007/8/19 |
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| 発表者 |
大神直輝、赤井恵、齋藤彰、桑原裕司 |
| 表題 |
ナノギャップフラット電極を用いたポリジアセチレンの電気伝導特性評価 |
| 発表の場 |
2007年春季 第54回応用物理学関係連合講演会 |
| 発表日 |
2007/3/27 |
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| 発表者 |
Megumi Akai-Kasaya, Masakazu Aono, Yuji Kuwahara |
| 表題 |
Electrical Transport through Polydiacetylene Wires Using Nanogap Flat Electrodes |
| 発表の場 |
International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE4) |
| 発表日 |
2007/3/14 |
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| 発表者 |
赤井恵、大神直輝、林賢輔、齋藤彰、桑原裕司 |
| 表題 |
フラット電極を用いたポリジアセチレン分子デバイスの開発 |
| 発表の場 |
2006年関西薄膜・表面物理セミナー |
| 発表日 |
2006/12/2 |
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| 発表者 |
M. Akai-Kasaya*, N. Ohgami , A. Saito, M. Aono , Y. Kuwahara |
| 表題 |
Electrical Transport through Polydiacetylene Wires Using Nanogap Flat Electrodes |
| 発表の場 |
14th International Colloquiumon Scanning Probe Microscopy (ICSPM14) (東京) |
| 発表日 |
2006/12/8 |
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| 発表者 |
大神 直輝、赤井 恵、齋藤 彰、桑原 裕司 |
| 表題 |
ナノギャップフラット電極を用いたポリジアセチレンの電気伝導特性評価 |
| 発表の場 |
第26回表面科学講演大会 |
| 発表日 |
2006/11/8 |
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| 発表者 |
赤井恵，桑原裕司，青野正和 |
| 表題 |
単一ポリジアセチレン分子鎖へのキャリア注入 |
| 発表の場 |
有機バイオＳＰＭ研究会 |
| 発表日 |
2006/8/25 |
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| 発表者 |
M. Akai-Kasaya*, N. Ohgami , M. Aono , Y. Kuwahara |
| 表題 |
Electrical Transport through Polydiacetylene Wires Using Nanogap Flat Electrodes |
| 発表の場 |
International Conference on Nanoscience and Technology 2006(スイス／バーゼル) |
| 発表日 |
2006/8/3 |
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| 発表者 |
樋口裕一、大神直輝、 由良佳代、 赤井恵、斉藤彰、 青野正和、 桑原裕司 |
| 表題 |
ナノギャップ・フラット電極を用いた分子超薄膜の電気伝導特性評価 |
| 発表の場 |
平成18年 春季第53回応用物理学関係連合講演会 |
| 発表日 |
2006/3/24 |
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| 発表者 |
大森 力、川西 隆史、赤井 恵、斎藤 彰、青野 正和、桑原 裕司 |
| 表題 |
ペンタセンナノロッドの結晶成長 |
| 発表の場 |
平成18年 春季第53回応用物理学関係連合講演会 |
| 発表日 |
2006/3/22 |
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| 発表者 |
赤井恵，斎藤章，青野正和，桑原裕司 |
| 表題 |
STM探針を用いたポリジアセチレン分子鎖へのキャリア注入制御 |
| 発表の場 |
日本表面科学会関西支部講演大会 |
| 発表日 |
2005/10/28 |
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| 発表者 |
赤井恵 桑原裕司 |
| 表題 |
ナノギャップフラット電極の作製と有機分子デバイスの特性評価 |
| 発表の場 |
文部科学省ナノテクノロジー総合支援プロジェクト 極微細加工・造形グループ第4回ワークショップ |
| 発表日 |
2005/11/25 |
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| 発表者 |
Higuchi Yuichi, Ohgami Naoki, Yura Kayo, Akai-Kasaya Megumi, Saito Akira, Aono Masakazu
and Kuwahara Yuji |
| 表題 |
Fabrication of nanogap flat electrodes to measure electrical transport properties of molecules |
| 発表の場 |
International Symposium on Molecular Scale Electronics in Conjunction with 6th
Molecular Scale Electronics Workshop in Japan 筑波 |
| 発表日 |
2005/12/05 |
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| 【特許】 |
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| 【受賞】 |
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