様式３R1313

NEXAFS によるポリイミド上のペンタセン薄膜の構造解析
Molecular orientation of pentacene on polyimide films studied by NEXAFS
滝沢 優a, 難波 秀利a, 冨永 哲雄b
Masaru Takizawaa, Hidetoshi Nambaa, Tetsuo Tominagabaa

立命館大学理工学部物理科学科, bJSR 株式会社
Department of Physical Sciences, Faculty of Science and Engineering, Ritsumeikan University,bJSR Corporation

有機半導体素子として期待されているペンタセンの分子配向を制御するために、液晶配向用のポリイミドを基板として、その上にペンタセン薄膜を堆積させた。吸収端近傍 X 線吸収微細構造測定
により、ペンタセンの分子配向を調べた。芳香環とイミド環が剛直に平面的であるポリイミド基板を用い、ある条件下でペンタセンを堆積させると、ペンタセン分子は基板に水平に配向することを見出した。
We have performed the near edge x-ray absorption fine structure measurements of pentacene films on
polyimide films, which are able to align liquid crystals horizontally, in order to determine the molecularorientation of the pentacene. We have found that pentacene molecules are able to lie down on the rigidly
flat-shaped polyimide films, even for thick films.
Keywords: Pentacene, Polyimide, C K-edge NEXAFS, Molecular orientation
体溶液を酸化インジウムスズ蒸着ガラス基板
背景と研究目的： ペンタセン（C22H14）は、上に塗布し、230 oCで熱処理することにより有機半導体トランジスタへの応用可能性から作製した。ラビング処理は、レーヨン製ラビ
非常に注目されている。トランジスタ特性はング布を用い、回転数400 rpm、ステージ速度ペンタセン分子の配向に大きく依存しており、30 mm/sec、押し込み長0.4 mmで行った。また、分子配向の決定はとても重要である。放射光ラビング処理後、400 oCで再加熱した。このの直線偏光特性を用いた吸収端近傍X線吸収ポリイミド基板に熱蒸着法によりペンタセン微細構造（NEXAFS）測定は、分子配向の決薄膜を堆積させた。ペンタセン薄膜の膜厚は定にはとても有用な測定法である。これまで蒸着時間で制御した。に、液晶を水平に配向させるために用いられNEXAFS測定は、立命館大学SRセンターているラビング処理を施したポリイミドを基BL-8で行った[3]。C K吸収端スペクトルは、板として、そのポリイミド上のペンタセン分阻止電位グリッド付きMCP検出器を用いて子の配向を研究してきた[1, 2]。ジグザグ状の部分電子収量法で得た。阻止電位は-150 Vと分子構造を持つポリイミド上では、ペンタセした。表面垂直方向に対して放射光の入射角
ン分子は垂直に配向しており、芳香環やイミを変化させ、直線偏光ベクトルはラビング方ド環を持ち平面的な分子構造を持つポリイミ向と平行にした。
ド上でもペンタセン分子は垂直に配向していた。このことより、ペンタセン分子の配向に結果、および、考察： Figure 1 にポリイミ対しては、π-π相互作用だけではなく、表面平ド基板のC K吸収端NEXAFS測定の結果を示
坦性も重要な要素であると考えられる。そこす。これらのピークはC 1sから主に芳香環やで、今回我々は、より剛直に平面的な分子構イミド環のπ*への遷移である。垂直入射（θin造を持つポリイミド上にペンタセンを堆積さ= 0°）より斜入射（θin = 60°）の方が強度は強せ、その分子配向を調べ、ある条件下ではペく、芳香環やイミド環が表面に平行な成分がンタセン分子が水平に配向することを見出し多いことを示している。これは、ポリイミドた。
分子がラビングによりその方向に引き伸ばされたためである。
実験： 測定試料は、芳香族ポリイミド前駆様式３ある条件下でペンタセンを薄く堆積させた時の C K 吸収端 NEXAFS スペクトルを Fig. 2に示す。ペンタセンを堆積させると 283.5 eV付近と 286 eV 付近に新たなピークが出現しており、これらはペンタセン分子のπ*への遷移である。基板の影響を含まない 283.5 eV 付近の強度に注目すると、直入射（θin = 0°）より斜入射（θin = 60°）の方が強度は強く、ペンタセン分子は基板に対して水平に配向していることを示している。
さらにペンタセンを堆積させた時の C K 吸収端 NEXAFS スペクトルを Fig. 3 に示す。薄い膜の結果と同様に、直入射（θin = 0°）より斜入射（θin = 60°）の方が強度は強く、ペンタセン分子は基板に対して水平に配向していることを示している。さらに、直入射（θin = 0°）で 283.5 eV 付近の強度がほぼ見られないこと
より、ペンタセン分子は基板にほぼ完全に平行になっていることを示している。
HOPG 上では、ペンタセンはほぼ水平に配向するが、厚くするにつれて分子配向は傾くようになる[4]。今回の結果は、これと異なっており、厚い膜でも水平に配向したペンタセン膜が作製できることを示唆している。
今後、ポリイミド基板の条件やペンタセンの堆積条件を変化させることにより、ペンタセン分子の配向が制御可能な条件が見出されると考えられる。
文 献[1] Yuuki Kanekiyo, Shunsuke Hizumi, MasaruTakizawa, Hidetoshi Namba, and Tetsuo
Tominaga, MEMOIRS OF THE SR CENTERRITSUMEIKAN UNIVERSITY, No. 15, 59(2013).
[2] Yuuki Kanekiyo, Masaru Takizawa, Hidetoshi
Namba, and Tetsuo Tominaga, MEMOIRS OFTHESR
CENTER
RITSUMEIKANUNIVERSITY, No. 15, 183 (2013).
[3] H. Namba, et al., J. Synchrotron Rad. 5, 557(1998).
[4] Yuuki Kanekiyo, Masaru Takizawa, andHidetoshi Namba, MEMOIRS OF THE SR
CENTER RITSUMEIKAN UNIVERSITY, No.
15, 181 (2013).

Fig. 1.
Incident angle dependent C K-edge
NEXAFS spectra of the polyimide film.

Fig. 2.
Incident angle dependent C K-edge
NEXAFS spectra of the thin pentacene film on thepolyimide film.

論文・学会等発表（予定）(1)
金清裕己、滝沢優、難波秀利、冨永哲雄, 第 27 回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム（ポスター発表）
Fig. 3.
Incident angle dependent C K-edge
NEXAFS spectra of the thick pentacene film on thepolyimide film.