【公開日：2025.07.31】【最終更新日：2025.07.31】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22MS5011

利用課題名 / Title

有機材料のケルビンプローブ顕微鏡観察

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

ドーピング有機単結晶, ケルビンフォース顕微鏡, バンドマッピング

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

平本 昌宏

所属名 / Affiliation

分子科学研究所　物質分子科学研究領域

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

谷原佑輔,足立和宏

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

湊　丈俊

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-204：走査プローブ顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

アクセプター(MoO₃)を1000 ppmの濃度ドーピングを行ったルブレン単結晶のフェルミレベルを測定した。

実験 / Experimental

ルブレンを低速レート（3.3 x 10^-3 nm/s）で真空蒸着することで、ルブレン単結晶上にホモエピ層を20 nm形成した。アクセプター性ドーパントとしてMoO₃を用い、超低速レート(3.3 x 10^-7 ~ 3.3 x 10^-5 nm/s)の共蒸着によってppmレベルでドーピングした。KFM測定装置（Bruker社, Dimension Icon XR Nano E）を用いて、用いたプローブとの電位差を測定し、ドーピングルブレン単結晶のエネルギーレベルを決定した。

結果と考察 / Results and Discussion

アクセプター(MoO₃)を1000 ppmの濃度ドーピングを行ったルブレン単結晶のフェルミレベルを測定した。トポ像と電位像を同時に観測したところ、ドーピングルブレンの分子モノレイヤーの数とフェルミレベルの関係を明らかにできた。ドープ層膜厚を変えて測定した結果、キャリア濃度（N_h）：2.0 x 10¹⁸ cm^-3、ドーピング効率：3.3 %の定量的な値を得ることができた。各分子モノレイヤーは特定のフェルミレベルの値を持つことから、ドーピングによって形成された単結晶内の内蔵電界は、分子モノレイヤーの層数に依存してデジタル的にとびとびに変化していることが示唆された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考：第68回応用物理学会春季学術講演会（オンライン） 「KFMによるドーピングルブレン単結晶のフェルミレベル測定」  〇平本 昌宏、谷原 佑輔、湊　丈俊、伊澤 誠一郎 17p-Z23-1, 2021/3/17.

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件