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News Brief

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本中心用戶之傑出研究發表於國際頂尖期刊Nature Communications
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2013/12/13

        本中心用戶清華大學物理系唐述中教授與本中心科學研究組皮敦文博士、日本千葉大學共同合作,發表了「調控有機分子與金屬介面電子結構」的創新想法,該成果已刊登於12月11日英國科學雜誌「自然通訊」中(Nature Communications 4, 2925 (2013)) (10.1038/ncomms3925)。

        該實驗以常用的有機分子和酞菁銅分子(Copper(II) phthalocyanine, CuPc)做為演示,研究團隊利用銀薄膜的量子井態建立一個創新的模型,將平整銀薄膜夾在CuPc有機薄膜與半導體基底Ge(111)之間,實驗結果證明銀薄膜的量子井態可以仲介有機分子與半導體之間的交互作用,並產生隨銀薄膜厚度而改變能量位置的介面能隙態。但,當半導體基底Ge(111)被金屬基底Au(111)取代時,則此特別的介面能隙態就消失了。依據過去已發表的研究,鍺的主要邊緣能帶與銀薄膜的量子井態會產生安德森形式的電子交互作用,因此,這個作用的影響被量子井態帶至了銀薄膜與有機薄膜的介面,此現象與巨磁阻(Giant magnetoresistance)效應所用的設計中,夾於兩個磁性薄膜間的非磁性薄膜之量子井態有著類似的角色。此外,由CuPc有機薄膜第二層最高佔據態的能量位置隨銀薄膜厚度的改變,可以證實此能隙態與有機分子、銀薄膜之間的能階校準昔昔相關,也指出利用量子尺寸效應可以調控有機電子元件性能的新方法。就科學性的價值而言,這是第一次觀察到一維與三維的間接式安德森電子交互作用。

        該實驗研究由三位台灣的研究學者:唐述中教授(清華大學物理系)、鄭弘泰教授(清華大學物理系)、皮敦文博士(本中心),以及日本千葉大學中山泰生教授及石井久夫教授共同合作,其中實驗用的有機分子由日本千葉大學中山泰生教授及石井久夫教授提供,電子能帶計算由鄭弘泰教授執行,所有實驗數據由中山泰生教授、以及唐述中教授的研究生林孟凱、陳慶鴻及王欽勇等人在本中心光電子光譜實驗站(實驗站代號BL08A1)量測,第一作者林孟凱並負責數據的分析。該實驗研究計畫由唐述中教授領導,建立理論模型,並撰寫全文。


日本千葉大學融合科學研究所



量子井態仲介有機分子與半導體基底之示意圖。
介面能隙態之能量位置隨銀薄膜厚度而改。