JPH0373961B2 - - Google Patents

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JPH0373961B2
JPH0373961B2 JP57173689A JP17368982A JPH0373961B2 JP H0373961 B2 JPH0373961 B2 JP H0373961B2 JP 57173689 A JP57173689 A JP 57173689A JP 17368982 A JP17368982 A JP 17368982A JP H0373961 B2 JPH0373961 B2 JP H0373961B2
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tcnq
salt
tcnq salt
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organic semiconductor
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JP57173689A
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    • Y02E60/122—

Landscapes

  • Quinoline Compounds (AREA)
  • Other In-Based Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は有機半導体物質の処理方法に関する。 この物質は、原理的に任意の形状に成形し得る
ので、例えば感温抵抗体材料、固定電解コンデン
サ用固体電解質材料、電池用固体電解質、電導性
フイルム等として、種々の分野への応用が期待さ
れている。 有機半導体のうちで特に高電導度の有機半導体
として有名なものにTCNQ塩がある。こゝに
TCNQとは7,7,8,8テトラシアノキノジ
メタンの略称であり、TCNQやTCNQ塩の性質
についてはJ.Am.Chem.Soc.、Vol.84、PP3374〜
3387(1962)に記載されている。 しかし乍ら、TCNQ塩は通常粉末状の結晶で
あり、その結晶自体高い電導度を示すものの、粉
末状であるがためにその成形に難がある。 従来、提案されたTCNQ塩の成形方法は次の
3つに分類できる。 (1) DMF(ジメチルホルムアミド)などの溶媒に
TCNQ塩を溶かした溶液を所定形状の基板に
塗布し、その後乾燥させて溶媒を飛散除去する
方法。 (2) TCNQ塩をボールミル等により微細化した
結晶をアルコール等に分散せしめ、それを上記
基板に塗布し乾燥する方法。 (3) TCNQ塩を上記基板に真空蒸着する方法。 上記(1)の方法では、TCNQ塩に対する溶解度
の高いDMFを溶媒に用い、斯る溶媒を例えば100
℃に加熱したとしても、その溶解度は10%が限度
である。このことは平坦な基板に必要なだけの厚
みのTCNQ塩を付着したり、あるいは多孔質基
板にTCNQ塩を十分含浸的に付着するには何度
も塗布、乾燥を繰り返す必要のあることを意味し
ている。更に溶液を塗布した基板は上記乾燥の度
に高温中に放置されるが、このとき多かれ少なか
れTCNQ塩の変質が起こり、その電導度劣化を
招く。加えて、この様にして基板に付着形成され
るTCNQ塩は微細結晶からなるため、実際には
塗布溶液中にポリビニルピロリドンなどの凝固用
樹脂が添加されて上記微細結晶の付着強度の強化
が図られるが、斯る凝固用樹脂は電気的絶縁物で
あるため、上記電導度劣化と相俟つてTCNQ塩
の電導度を更に低いものとなす。 上記(2)の方法では、TCNQ塩の微細化にも限
界があり、基板への付着強度が特に弱いので、基
板からTCNQ塩がはがれたりする。この付着強
度の強化は、上に述べた様に凝固用樹脂の採用に
よりある程度改善されるが、同様にTCNQ塩の
電導度の低下を招く。又、TCNQ塩からなる微
細結晶の分散溶液を用いるので、特に多孔質基板
への含浸率が悪く、超音波拡散含浸法を用いたと
してもその含浸率は低い。 上記(3)の方法では、真空蒸着作業の煩雑さはも
とより、特に多孔質基板への付着には全く不向き
である。 本発明は有機半導体物質の全く新規な処理方
法、より具体的には、TCNQ塩のみからなる液
体を作り出し、斯る液体を冷却固化する方法を提
供するもので、上記液体を所定形状の基板に接触
した状態で冷却固化させることにより任意形状の
TCNQ塩からなる半導体物質を得ることができ
る。 TCNQ塩のみからなる液体を得る最も実際的
な方法は、当初の形態である粉末状TCNQ塩を
加熱融解により液化することである。しかし乍ら
単なるTCNQ塩の加熱融解は、TCNQ塩を熱分
解してほとんど電気的絶縁物と化す。 本発明は、ある種のTCNQ塩は加熱融解して
も、熱分解するまでに短時間ではあるが、付着作
業にとつては十分な時間的余裕を呈し、従つて斯
る時間内に冷却固化すれば高い電導度を保持する
TCNQ塩を得られるという全く新しい知見に基
いている。 TCNQ及びその種々の塩、並びにその製法自
体は、例えば、J.Am.Chem.Soc.、Vol.84、
PP3374−3387(1962)に開示されている。TCNQ
塩としては、Mn+(TCNQ−)nで表わされる
単塩と、Mn+(TCNQ−)n(TCNQ)mで表わ
される錯塩とがある。尚上記Mは有機カチオン、
nはカチオンの価、mは1モルの錯塩に含まれる
中性TCNQのモル数に対応する正の数を夫々意
味する。 本発明では、しかし乍ら、錯塩の使用がより好
ましい。そして、錯塩の上記mは0.5〜1.5が好ま
しくは約1である。 本発明で用いられるTCNQ塩の例としては、
N位を置換したキノリン、イソキノリン及びピリ
ジンのTCNQ塩が挙げられる。尚、N位の置換
体は、C2〜C18(炭素数2〜18の)アルキル(例え
ばエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチ
ル、デシル、オクタデシル)、C5〜C8シクロアル
キル(例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、
C3〜C18アルケン(例えばアリル)、フエニル又は
フエニル(C1〜C18)アルキル(例えばフエネチ
ル)の様な炭化水素基である。 本発明で用いられるTCNQ塩のより好ましい
例は、N−n−プロピルキノリンのTCNQ塩、
N−エチルイソキノリンのTCNQ塩、N−イソ
プロピルキノリンのTCNQ塩、N−n−ヘキシ
ルキノリンのTCNQ塩、N−n−プロピルイソ
キノリンのTCNQ塩、N−イソプロピルイソキ
ノリンのTCNQ塩、N−n−ブチルイソキノリ
ンのTCNQ塩、N−n−ブチルピリジンの
TCNQ塩)である。 本発明で用いられる各種TCNQ塩の融点を下
にP−1〜P−10として示す9種類の塩について
記す。 P−1…N−n−プロピルキノリン+(TCNQ−)
(TCNQ) P−2…N−イソプロピルキノリン+(TCNQ−)
(TCNQ) P−3…N−n−プロピルイソキノリン+
(TCNQ−)(TCNQ) P−4…N−イソプロピルイソキノリン+
(TCNQ−)(TCNQ) P−5…N−nブチルイソキノリン+(TCNQ−)
(TCNQ) P−6…N−エチルキノリン+(TCNQ−)
(TCNQ) P−7…N−エチルイソキノリン+(TCNQ−)
(TCNQ) P−8…N−n−ヘキシルキノリン+(TCNQ−)
(TCNQ) P−9…N−n−ヘキシルイソキノリン+
【表】 上記各塩の製造は例えば次の通りである。N−
アルキルヨードとキノリン(又はイソキノリン、
ピリジン)とを反応させて得られるN−アルキル
キノリン(又はイソキノリン、ピリジン)ヨーダ
イドとTCNQとを適当な溶媒(例えばアセトニ
トリル)中で、適当なモル比(例えば3:4)で
反応させてTCNQ塩を作る。この塩は不純物が
多いので、適当な溶媒(例えばアセトニトリルに
て82℃以下の温度)での加熱溶解−冷却−晶出か
らなる再結晶操作を繰り返すことにより塩の純度
が上げられる。得られる結晶は針状又はロツド状
の粉末である。 上記反応又は高純度化で用いられる溶媒の種類
により、キノリン(又はイソキノリン、ピリジ
ン)部とTCNQ部とのモル比は若干変化する。
例えば、反応時及び高純度化作業での溶媒が共に
アセトニトニルの場合、mが1の錯塩状態の
TCNQ塩が通常得られるが、高純度化作業時の
それがメタノールであると、mが1より小さくな
る。上記モル比は、TCNQ塩にTCNQを紛砕混
入しても変化する。例えば、mが1のTCNQ塩
に5%のTCNQを混入した融解固化塩は、mが
約1.14となる。この様にmが1より若干変化して
も使用可能である。 本発明に含まれないTCNQ塩、例えばHキノ
リン(又はイソキノリン)のTCNQ塩やN−メ
チルキノリン(又はイソキノリン)のTCNQ塩
は加熱すると融解せずに分解するか、あるいは融
解と同時に分解してしまう。 これに対し、上記の如き本発明の対象とする
TCNQ塩は加熱すると融解して液化状態を呈す
るが、その状態で熱分解するまで実質的な時間を
要する。この場合の熱分解は突然起こり、塩は電
気的絶縁物と化す。完全に融解後、絶縁化するま
での時間は次の通りである。
【表】 但し、加熱は、アルミケースにTCNQ塩の結
晶粉末を詰め、上記温度の金属板上に接触させて
行なつた。 従つて、液化状態のTCNQ塩はその分解前に
冷却固化されねばならない。それにより、高電導
度を有する半導体が得られる。例えば、P−1及
びP−2の場合、融点以上で約300℃以下の温度
に加熱され、そして例えば260℃で液化完了後10
秒以内、好ましくは5秒以内に室温での冷却又は
水等の冷媒中での冷却が開始される。P−3及び
P−4、P−5では、融点以上で約320℃以下の
温度、例えば260℃に加熱され、液化完了後約70
秒以内、好ましくは1分以内に室温での冷却又は
水等の冷媒中での冷却が開始される。 この様に分解前に冷却固化して得られる
TCNQ塩の電導度は次の通りである。
【表】 本発明により得られる半導体は上記従来法(1)や
(2)の場合の如きTCNQ塩の微細結晶の集りでは
なく、ほぼ多結晶塊状態に近い。 本発明によれば、TCNQ塩を100%溶解した溶
液により基板へのTCNQ塩の付着をなすのと同
じことであるから、上記従来方法(1)とは全く異な
り、ほとんど1回の付着作業で、基板が箔状のみ
ならず多孔質の場合でも、必要な量のTCNQ塩
を形成することができ、量産性の向上はもとよ
り、乾燥の度にTCNQ塩が劣化するといつた従
来の欠点が克服される。更に、本発明によれば、
成形されたTCNQ塩は非晶質状態に近いから、
基板への付着力が十分大きく、従つて従来の如き
凝固用樹脂を用いる必要がなく、TCNQ塩の不
所望な電導度の低下を避けることができる。 以下本発明実施例を固体電解コンデンサを製造
する場合を例にとつて説明する。 まずNイソプロピルキノリンのTCNQ塩が準
備される。斯るTCNQ塩の作成自体は前掲の文
献J.Am.Chem.Soc.、Vol.84、pp3374〜3387
(1962)の記載に基いて行えるが、簡単に述べれ
ば、ヨウ化イソプロピルとキノリンとを反応させ
てイソプロピルキノリンヨウドを作成すると共
に、アセトニトリルにTCNQを溶かしたものを
用意し、これらをほゞ3:4モル反応させること
により粉末結晶状のNイソプロピルキノリンの
TCNQ塩が作られる。以後この塩を単にTCNQ
塩と称す。 一方、通常の固体電解コンデンサの製造方法に
従つて、第1図に示す如く、アルミニウム粉末の
焼結体を陽極酸化処理し、酸化皮膜を有する皮膜
形成性金属としての多孔質コンデンサ素子1が作
成される。 上記準備の後、実行される工程は、コンデンサ
素子1にTCNQ塩からなる固体電解質を含浸付
着することである。即ち、準備されている粉末状
のTCNQ塩を第2図に示す如くアルミニウム容
器2に適度の加圧下で収納し、容器2を加熱する
ことにより融解液化したTCNQ塩浴3が設けら
れる。この浴の温度は270℃以下に保持される。
尚、アルミニウム容器2へのTCNQ塩収納時の
加圧は本質的なものではない。 続く工程では、第3図に示す如く、予め260℃
〜270℃に加熱保持されているコンデンサ素子1
をTCNQ塩浴3に浸漬し、直ちに引き上げて、
室温下で放置する。これにより、多孔質のコンデ
ンサ素子1に含浸したTCNQ塩が冷却固化し、
目的の固体電解質となる。上記TCNQ塩の液化
から冷却固化までの所要時間は10秒程度である。 残りの工程では、通常行なわれている様に、第
4図に示す如く、含浸済みのコンデンサ素子1′
表面にグラフアイト層4、銀塗料層5が順次被着
され、最後に斯る素子1が陰極リード線6と共に
アルミニウム容器7内に収納され、半田8及びエ
ポキシ樹脂9にて固定される。 上記素子1として、従来の二酸化マンガンを固
体電解質とするコンデンサでは1μFの容量を示す
ものを用いたところ、完成されたコンデンサの容
量は0.75μFであつた。これは二酸化マンガンの場
合の含浸率を100%として75%の含浸率を意味す
る。又、上記の如く0.75μFのコンデンサの寿命試
験結果は次表に示す如く良好であつた。
【表】 次に本発明の第2の実施例として、感温抵抗体
を製造する場合を説明する。まず第5図に示す如
く、ガラス基板10を準備し、斯る基板を第2図
と同様にTCNQ塩浴3に浸漬し、直ちに引上げ
て、室温下で放置する。これにより第6図に示す
如く、基板10周囲にTCNQ塩からなる有機半
導体膜11が付着する。上記TCNQ塩浴3の保
持温度やTCNQ塩の液化から冷却固化までの時
間は上記第1の実施例と同様である。 次いで、有機半導体膜11を有する基板10を
第7図に示す如く、通常の銅プリント回路12を
有する樹脂基板13上に固着するとともに、有機
半導体膜11の両端と銅プリント回路12とを導
電性塗料14にて結合し、目的とする感温抵抗体
が完成する。第8図に斯る抵抗体の温度特性を示
す。 以上の説明より明らかな如く、本発明によれば
TCNQ塩からなる有機半導体を所定形状の基体
に容易に付着することができ、かつ斯る付着作業
時にTCNQ塩の劣化もほとんど伴わない。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明実施例方法を説明す
る工程別図であり、第1図は側面図、第2図乃至
第4図は断面図である。第5図乃至第7図は本発
明の他の実施例を示す工程別断面図、第8図は温
度特性図である。 3……TCNQ塩浴、11……有機半導体膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 N位を炭化水素基で置換したキノリン、イソ
    キノリン又はピリジンのTCNQ錯塩を加熱融解
    により液化し、該TCNQ錯塩が熱分解するまで
    の時間内に冷却固化することを特徴とする有機半
    導体物質の処理方法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記炭化水
    素基は炭素数2〜18までのアルキル基であること
    を特徴とする有機半導体物質の処理方法。 3 特許請求の範囲第2項において、TCNQと
    炭素数2〜18までのアルキル基で置換したキノリ
    ン、イソキノリン又はピリジンとのモル比はほぼ
    2:1であることを特徴とする有機半導体物質の
    処理方法。
JP57173689A 1982-10-01 1982-10-01 有機半導体物質の処理方法 Granted JPS5963604A (ja)

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JPS62204514A (ja) * 1986-03-04 1987-09-09 信英通信工業株式会社 固体電解コンデンサ
JPH0821520B2 (ja) * 1987-01-12 1996-03-04 和光純薬工業株式会社 固体電解コンデンサ
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