JPH02215009A - 有機導電性薄膜とその製造方法 - Google Patents
有機導電性薄膜とその製造方法Info
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- JPH02215009A JPH02215009A JP1036858A JP3685889A JPH02215009A JP H02215009 A JPH02215009 A JP H02215009A JP 1036858 A JP1036858 A JP 1036858A JP 3685889 A JP3685889 A JP 3685889A JP H02215009 A JPH02215009 A JP H02215009A
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
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- H10K85/143—Polyacetylene; Derivatives thereof
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
- G02F1/3618—Langmuir Blodgett Films
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- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は電気材料、光学材料などに関し、さらに詳しく
は電気伝導性や非線形光学効果などを示す有機導電性薄
膜とその製造方法に関するものである。
は電気伝導性や非線形光学効果などを示す有機導電性薄
膜とその製造方法に関するものである。
従来の技術
従来の技術についてポリアセチレンを例に説明する。
アセチレン誘導体のポリマーは、π電子共役系を持つた
め、電気伝導性や非線形光学効果などを示すことから、
電気機能材料、光学機能性材料などとして広く研究され
ている。
め、電気伝導性や非線形光学効果などを示すことから、
電気機能材料、光学機能性材料などとして広く研究され
ている。
これまでのポリアセチレンの製造方法としては、られて
いる。
いる。
一方、親水性基と疎水性基を持つ両親媒性のアセチレン
誘導体を用いれば、ラングミュア・ブロジェット法によ
りオングストロームオーダーの超薄膜であるアセチレン
誘導体の単分子膜を形成でき、さらに、その累積膜を形
成することもできる。
誘導体を用いれば、ラングミュア・ブロジェット法によ
りオングストロームオーダーの超薄膜であるアセチレン
誘導体の単分子膜を形成でき、さらに、その累積膜を形
成することもできる。
そのため、ラングミエアーブロジェット法を用いたポリ
アセチレンの研究が盛んに行なわれている。
アセチレンの研究が盛んに行なわれている。
発明が解決しようとする課題
ポリアセチレンを例に発明が解決しようとする課題を説
明する。
明する。
従来例の白州法に代表される触媒法によるポリアセチレ
ンの製造方法ではポリアセチレンの形成方向を制御する
ことができない。そのため、延伸法や液晶磁場法等が試
みられている。延伸法は力学的な配向制御法であり、ポ
リアセチレンに張力が加わるため好ましくない。また、
液晶磁場法は液晶の配向状態を利用するものであるが、
総てを配向させることは不可能であり、また、材料の制
限もある。さらに、従来法ではポリマーの鎖長が短く超
共役分子を形成することができなかった。
ンの製造方法ではポリアセチレンの形成方向を制御する
ことができない。そのため、延伸法や液晶磁場法等が試
みられている。延伸法は力学的な配向制御法であり、ポ
リアセチレンに張力が加わるため好ましくない。また、
液晶磁場法は液晶の配向状態を利用するものであるが、
総てを配向させることは不可能であり、また、材料の制
限もある。さらに、従来法ではポリマーの鎖長が短く超
共役分子を形成することができなかった。
従うて、現在のところ、分子配向性を制御する方法なら
びに鎖長の長いポリマーの形成方法は皆無である。
びに鎖長の長いポリマーの形成方法は皆無である。
課題を解決するための手段
本発明の有機導電性薄膜とその製造方法は、表面に溝を
設けた基板と、前記基板の表面上に形成された直鎖状炭
化水素基を有する有機化合物分子を主体とする有機薄膜
とを含み、前記直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分
子同志、および前記基板表面と前記直鎖状炭化水素基を
存する有機化合物分子とが化学結合をし、かつ前記直鎖
状炭化水素基を存する有機化合物分子同志の化学結合が
、前記直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子に設け
られた機能性基同志による超共役結合であることを特徴
とするものである。
設けた基板と、前記基板の表面上に形成された直鎖状炭
化水素基を有する有機化合物分子を主体とする有機薄膜
とを含み、前記直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分
子同志、および前記基板表面と前記直鎖状炭化水素基を
存する有機化合物分子とが化学結合をし、かつ前記直鎖
状炭化水素基を存する有機化合物分子同志の化学結合が
、前記直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子に設け
られた機能性基同志による超共役結合であることを特徴
とするものである。
作用
本発明で用いる基板は表面に溝を設けたものであり、そ
のような基板の表面上に直鎖状炭化水素基を有する有機
化合物分子を主体とする有機薄膜を形成した場合、溝の
同一等高線上に存在する直鎖状炭化水素基を存する有機
化合物分子の数が限られる。従って、そのような状態で
直鎖杖炭化水素基を有する有機化合物分子に設けられた
機能性基同志の重合反応を行なうと、溝の異なる等高線
上に存在する直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子
に設けられた機能性基同志は反応できず、溝の同一等肩
線上に存在する直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分
子に設けられた機能性基同志のみが重合反応を行なう。
のような基板の表面上に直鎖状炭化水素基を有する有機
化合物分子を主体とする有機薄膜を形成した場合、溝の
同一等高線上に存在する直鎖状炭化水素基を存する有機
化合物分子の数が限られる。従って、そのような状態で
直鎖杖炭化水素基を有する有機化合物分子に設けられた
機能性基同志の重合反応を行なうと、溝の異なる等高線
上に存在する直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子
に設けられた機能性基同志は反応できず、溝の同一等肩
線上に存在する直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分
子に設けられた機能性基同志のみが重合反応を行なう。
その結果として溝の同一等高線上に存在する直鎖状炭化
水素基を有する有機化合物分子に設けられた機能性基同
志が重合反応して有機導電性薄膜を形成することができ
ため、ポリアセチレンの形成方向を制御することができ
る。
水素基を有する有機化合物分子に設けられた機能性基同
志が重合反応して有機導電性薄膜を形成することができ
ため、ポリアセチレンの形成方向を制御することができ
る。
実施例
以下、本発明の有機導電性薄膜の一実施例を第１図を用
いて説明する。
いて説明する。
１は有機導電性薄膜を形成する基板である。２は前記基
板１に設けられた溝である。３は長鎖炭化水素基を有す
る有機化合物分子である。前記有機化合物分子３内の長
鎖炭化水素基にはアセチレン基が設けられており、重合
反応によってポリアセチレン４となっている。
板１に設けられた溝である。３は長鎖炭化水素基を有す
る有機化合物分子である。前記有機化合物分子３内の長
鎖炭化水素基にはアセチレン基が設けられており、重合
反応によってポリアセチレン４となっている。
以上のような構成からなる有機導電性薄膜について説明
する。
する。
有機導電性薄膜を形成する基板１にはＶ字形の溝２が設
けられている。長鎖炭化水素基を有する有機化合物分子
３は、前記基板１の溝２に沿って薄膜を形成している。
けられている。長鎖炭化水素基を有する有機化合物分子
３は、前記基板１の溝２に沿って薄膜を形成している。
前記有機化合物分子３内の長鎖炭化水素基には、機能性
基としてアセチレン基が設けられており、重合反応によ
ってポリアセチレン４が形成されている。なお、第１図
では図の煩雑を避けるために溝２に沿って薄膜を形成し
ている長鎖炭化水素基を有する有機化合物分子３の数を
極めて少なく表わしている。アセチレン基は、長鎖炭化
水素基を存する有機化合物分子３の一定の位置に設けら
れているため、基板のＶ字形の溝２に対して垂直方向に
は重合反応できず、常にＶ溝に平行にポリアセチレン４
を形成する。従って、ポリアセチレンを一定方向にのみ
形成できるため、従来の二次元的な導電性ではなく、−
次元的な配線パターンの取扱いができるなどの利点があ
る。
基としてアセチレン基が設けられており、重合反応によ
ってポリアセチレン４が形成されている。なお、第１図
では図の煩雑を避けるために溝２に沿って薄膜を形成し
ている長鎖炭化水素基を有する有機化合物分子３の数を
極めて少なく表わしている。アセチレン基は、長鎖炭化
水素基を存する有機化合物分子３の一定の位置に設けら
れているため、基板のＶ字形の溝２に対して垂直方向に
は重合反応できず、常にＶ溝に平行にポリアセチレン４
を形成する。従って、ポリアセチレンを一定方向にのみ
形成できるため、従来の二次元的な導電性ではなく、−
次元的な配線パターンの取扱いができるなどの利点があ
る。
なお、本実施例では、導電性を付与するために機能性基
としてアセチレン基を用いたが、ジアセチレン基など他
の機能性基を用いてもよいことは自明である。
としてアセチレン基を用いたが、ジアセチレン基など他
の機能性基を用いてもよいことは自明である。
また、本実施例では、有機化合物分子の長鎖炭化水素基
として長鎖アルキル基を使用したが、その他一般の長鎖
炭化水素基も使用し得る。
として長鎖アルキル基を使用したが、その他一般の長鎖
炭化水素基も使用し得る。
次に、本発明の有機導電性薄膜の製造方法の一実施例に
ついて第２図を用いて段階的に説明する。
ついて第２図を用いて段階的に説明する。
まず、基板として表面が（１００）面のシリコン基板１
０を用い、前記シリコン基板１０上に膜厚５００ｎ−の
シリコン酸化膜１１を形成する。このときシリコン基板
１０の裏面にもシリコン酸化膜を形成する。次に、前記
シリコン基板１０の裏面に形成したシリコン酸化膜上に
フォトレジストを塗布し裏面を覆う。次に、フォトリソ
グラフィーの手法を用いて、前記シリコン基板１０上の
シリコン酸化膜１１を部分的にエツチングし、シリコン
基板の露出部１２を形成する。シリコン酸化膜１１のパ
ターン幅は、１μｍ以下にすることが望ましい。また、
シリコン酸化膜の蝕刻幅は任意でよい（第２図（Ａ））
。
０を用い、前記シリコン基板１０上に膜厚５００ｎ−の
シリコン酸化膜１１を形成する。このときシリコン基板
１０の裏面にもシリコン酸化膜を形成する。次に、前記
シリコン基板１０の裏面に形成したシリコン酸化膜上に
フォトレジストを塗布し裏面を覆う。次に、フォトリソ
グラフィーの手法を用いて、前記シリコン基板１０上の
シリコン酸化膜１１を部分的にエツチングし、シリコン
基板の露出部１２を形成する。シリコン酸化膜１１のパ
ターン幅は、１μｍ以下にすることが望ましい。また、
シリコン酸化膜の蝕刻幅は任意でよい（第２図（Ａ））
。
次に、前記シリコン基板の露出部１２をエツチング液で
異方性エツチングする。エツチング液としてはヒドラジ
ンエツチング液を用いた。エツチングを行なうことによ
り、■溝面１３が形成される。このＶ溝面１３は＜１１
１＞面である。エツチングは、シリコン酸化８１１面下
も若干アンダーエツチングされる。その後、フッ酸など
でシリコン酸化膜１１を除去して、■溝シリコン基板１
４を形成する（第２図（Ｂ））。
異方性エツチングする。エツチング液としてはヒドラジ
ンエツチング液を用いた。エツチングを行なうことによ
り、■溝面１３が形成される。このＶ溝面１３は＜１１
１＞面である。エツチングは、シリコン酸化８１１面下
も若干アンダーエツチングされる。その後、フッ酸など
でシリコン酸化膜１１を除去して、■溝シリコン基板１
４を形成する（第２図（Ｂ））。
次に、上記Ｖ溝シリコン基板１４表面にシリコン酸化１
１１５を形成する。このときの膜厚は任意でよい。次に
、例えば、長鎖炭化水素基を有する有機化合物分子とし
て末端にトリクロル・シリル基を持ち、また長鎖炭化水
素基の末端にアセチレン基を持つものを、溶媒として、
例えばｎ−ヘキサデカンへ溶かした溶液に前記Ｖ溝シリ
コン基板１４を浸漬する。浸漬することによりＶ溝シリ
コン基板１４上には前記長鎖炭化水素基を有する有機化
合物分子の単分子膜１ｅが形成される。なお、第２図（
Ｃ）および第２図（Ｄ）では図の煩雑を避けるためにＶ
溝面１３に沿って薄膜を形成している長鎖炭化水素基を
存する有機化合物分子の数を極めて少なく表わしている
（第２図（Ｃ））。
１１５を形成する。このときの膜厚は任意でよい。次に
、例えば、長鎖炭化水素基を有する有機化合物分子とし
て末端にトリクロル・シリル基を持ち、また長鎖炭化水
素基の末端にアセチレン基を持つものを、溶媒として、
例えばｎ−ヘキサデカンへ溶かした溶液に前記Ｖ溝シリ
コン基板１４を浸漬する。浸漬することによりＶ溝シリ
コン基板１４上には前記長鎖炭化水素基を有する有機化
合物分子の単分子膜１ｅが形成される。なお、第２図（
Ｃ）および第２図（Ｄ）では図の煩雑を避けるためにＶ
溝面１３に沿って薄膜を形成している長鎖炭化水素基を
存する有機化合物分子の数を極めて少なく表わしている
（第２図（Ｃ））。
また、本実施例ではアセチレン基を長鎖炭化水素基の末
端に持つものを使用したが、他の位置にアセチレン基を
持つ長鎖炭化水素基を有する有機化香物を用いてもよい
。
端に持つものを使用したが、他の位置にアセチレン基を
持つ長鎖炭化水素基を有する有機化香物を用いてもよい
。
次に、単分子膜１ｅを構成している長鎖炭化水素基を有
する有機化合物分子のアセチレン基に対して、電子線照
射法により重合反応をさせ、ポリアセチレン１７を形成
する（第２図（Ｄ））。
する有機化合物分子のアセチレン基に対して、電子線照
射法により重合反応をさせ、ポリアセチレン１７を形成
する（第２図（Ｄ））。
以上によって、有機導電性薄膜が形成される。
形成されたポリアセチレンはＶ溝に沿って重合されてお
り、−次元的な方向性をもっている。従って、電導性も
一次元的な方向性があることになる。
り、−次元的な方向性をもっている。従って、電導性も
一次元的な方向性があることになる。
なお、本実施例では１ ＜１１１＞面をＶ溝面に用い
たが、他の面、例えば、＜１１１＞面をＶ溝面に用いて
もよい。さらに、＜１１１＞面とく１１！〉面とを併用
してＶ溝面に用いてもよい。
たが、他の面、例えば、＜１１１＞面をＶ溝面に用いて
もよい。さらに、＜１１１＞面とく１１！〉面とを併用
してＶ溝面に用いてもよい。
また、本実施例では異方性エツチング液としてヒドラジ
ンを用いたが、他の異方性エツチング液でもよいことは
自明である。
ンを用いたが、他の異方性エツチング液でもよいことは
自明である。
さらに、本実施例ではアセチレンの重合に電子線を用い
たが、他の重合反応、例えば、触媒重合法であってもよ
い。
たが、他の重合反応、例えば、触媒重合法であってもよ
い。
さらになお、本実施例ではアセチレン基によりポリアセ
チレンを形成したが、他の機能性基、例えば、ジアセチ
レン基によってポリジアセチレンを形成してもよい。
チレンを形成したが、他の機能性基、例えば、ジアセチ
レン基によってポリジアセチレンを形成してもよい。
さらにまた、本実施例では有機化合物分子の長鎖炭化水
素基として長鎖アルキル基を使用したが、その他一般の
長鎖炭化水素基も使用し得る。
素基として長鎖アルキル基を使用したが、その他一般の
長鎖炭化水素基も使用し得る。
発明の効果
本発明の有機導電性薄膜とその製造方法は、従来の二次
元的に導電性を有する有機薄膜ではなく、一定方向にの
み導電性を有する有機薄膜およびその製造方法である。
元的に導電性を有する有機薄膜ではなく、一定方向にの
み導電性を有する有機薄膜およびその製造方法である。
従って、本発明の有機導電性薄膜を用いて配線パターン
などを形成することが可能となり、有機機能デバイスを
構成する上で本発明の効果は大であるといえる。
などを形成することが可能となり、有機機能デバイスを
構成する上で本発明の効果は大であるといえる。
また、本発明の製造方法は、−次元的な有機化合物分子
の配列を構成することが可能であることから、本発明の
有機導電性薄膜だけでなく、有機非線形光学薄膜などの
他の応用分野にも利用できる。
の配列を構成することが可能であることから、本発明の
有機導電性薄膜だけでなく、有機非線形光学薄膜などの
他の応用分野にも利用できる。
第１図は本発明の有機導電性薄膜の実施例を示した模式
斜視図、第２図は本発明の有機導電性薄膜の製造方法を
段階的に示した斜視図である。 １．１０・・・・基板、２・・・・溝、３・・・・長鎖
炭化水素基を有する有機化合物分子、４．１７・・・・
ポリアセチレン、１１．１５・・・・シリコン酸化膜、
１３・・・・Ｖ溝面、１４・・・・Ｖ溝シリコン基板、
１６・、・・・単分子膜。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 ゛ほか１名第１図 第 図 第 図
斜視図、第２図は本発明の有機導電性薄膜の製造方法を
段階的に示した斜視図である。 １．１０・・・・基板、２・・・・溝、３・・・・長鎖
炭化水素基を有する有機化合物分子、４．１７・・・・
ポリアセチレン、１１．１５・・・・シリコン酸化膜、
１３・・・・Ｖ溝面、１４・・・・Ｖ溝シリコン基板、
１６・、・・・単分子膜。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 ゛ほか１名第１図 第 図 第 図
Claims (11)
- （１）表面に溝を設けた基板と、前記基板の表面上に形
成された直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子を主
体とする有機薄膜とを含み、前記直鎖状炭化水素基を有
する有機化合物分子同志、および前記基板表面と前記直
鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子とが化学結合を
し、かつ前記直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子
同志の化学結合が、前記直鎖状炭化水素基を有する有機
化合物分子に設けられた機能性基同志による超共役結合
であることを特徴とする有機導電性薄膜。 - （２）表面に溝を設けた基板の断面形状が山型であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の有機導電性薄膜。 - （３）表面に溝を設けた基板の表面に酸化膜が形成され
ていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の有
機導電性薄膜。 - （４）直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子の一方
の末端と基板、および前記直鎖状炭化水素基を有する有
機化合物分子同志がシロキサン結合をしていることを特
徴とする請求項１，２もしくは３に記載の有機導電性薄
膜。 - （５）直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子内にア
セチレン基、ジアセチレン基などの機能性基を持ち、重
合反応によってポリアセチレン、ポリジアセチレンなど
の共役二重結合を形成することを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかに記載の有機導電性薄膜。 - （６）基板表面に溝を設ける工程と、前記基板表面に直
鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子を主体とする有
機薄膜を形成する工程と、前記直鎖状炭化水素基を有す
る有機化合物分子内の機能性基同志を重合反応する工程
とを含むことを特徴とする有機導電性薄膜の製造方法。 - （７）基板表面に溝を設ける工程が異方性エッチング法
を用いて行なう工程であることを特徴とする請求項６に
記載の有機導電性薄膜の製造方法。 - （８）基板表面に有機薄膜を形成する工程が液相化学吸
着法を用いた工程であることを特徴とする請求項６もし
くは７に記載の有機導電性薄膜の製造方法。 - （９）直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子の一方
の末端基が（モノ，ジもしくはトリ）クロルシラン基で
あり、かつ前記直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分
子内の機能性基がアセチレン基、ジアセチレン基などの
不飽和結合基であることを特徴とする請求項６，７もし
くは８記載の有機導電性薄膜の製造方法。 - （１０）直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子内の
機能性基同志を重合反応する工程が、紫外線、遠紫外線
、電子線、Ｘ線などのエネルギービームを照射する工程
であることを特徴とする請求項８から９のいずれかに記
載の有機導電性薄膜の製造方法。 - （１１）直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分子内の
機能性基同志を重合反応する工程が、触媒重合反応で行
なう工程であることを特徴とする請求項６から９のいず
れかに記載の有機導電性薄膜の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036858A JPH07103190B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 有機導電性薄膜とその製造方法 |
| US07/476,829 US5116638A (en) | 1989-02-15 | 1990-02-08 | Organic electro-conductive thin films and process for production thereof |
| EP19900301592 EP0383584A3 (en) | 1989-02-15 | 1990-02-14 | Organic electro-conductive thin films and process for production thereof |
| US07/846,160 US5260115A (en) | 1989-02-15 | 1992-03-05 | Organic electro-conductive thin films and process for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036858A JPH07103190B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 有機導電性薄膜とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02215009A true JPH02215009A (ja) | 1990-08-28 |
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