JPH0620123B2 - 多孔性有機半導体 - Google Patents
多孔性有機半導体Info
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- JPH0620123B2 JPH0620123B2 JP60058602A JP5860285A JPH0620123B2 JP H0620123 B2 JPH0620123 B2 JP H0620123B2 JP 60058602 A JP60058602 A JP 60058602A JP 5860285 A JP5860285 A JP 5860285A JP H0620123 B2 JPH0620123 B2 JP H0620123B2
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Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多孔性有機半導体に関する。更に詳しくは、フ
エノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアル
デヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマーの熱処
理物である多孔性有機半導体に関する。
エノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアル
デヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマーの熱処
理物である多孔性有機半導体に関する。
高分子材料は成型性、軽量性および量産性に優れてい
る。そのため高分子材料のこれらの特性を生かして、電
気的に半導性を有する有機高分子材料がエレクトロニク
ス産業を始めとして多くの産業分野において希求されて
いる。初期の有機半導体はフイルム状あるいは板状体等
に成形することが困難であり、又n型あるいはp型の不
純物半導体としての性質を有していなかつたため、用途
的にも限定されていた。
る。そのため高分子材料のこれらの特性を生かして、電
気的に半導性を有する有機高分子材料がエレクトロニク
ス産業を始めとして多くの産業分野において希求されて
いる。初期の有機半導体はフイルム状あるいは板状体等
に成形することが困難であり、又n型あるいはp型の不
純物半導体としての性質を有していなかつたため、用途
的にも限定されていた。
近年、比較的成形性に優れた有機半導体が得られる様に
なり、しかもこれらの半導体に電子供与性ドーパントあ
るいは電子受容性ドーパントをドーピングすることによ
つてn型あるいはp型の有機半導体とすることが可能と
なつた。そのような有機半導体の代表例として、ポリア
セチレンがある。この有機半導体は約10−5(Ω−c
m)−1の電気伝導度を有しているが、I2、AsF5等
の電子受容性ドーパントあるいはLi、Na等の電子供
与性ドーパントをドーピングすることによつて電気伝導
度を大巾に向上させることができ、102〜103(Ω−
cm)-1の伝導度が得られている。ところがポリアセチレ
ンは酸素によつて酸化され易い欠点がある。このため空
気中で取り扱うことが困難であり、工業材料としては実
用性に欠ける。
なり、しかもこれらの半導体に電子供与性ドーパントあ
るいは電子受容性ドーパントをドーピングすることによ
つてn型あるいはp型の有機半導体とすることが可能と
なつた。そのような有機半導体の代表例として、ポリア
セチレンがある。この有機半導体は約10−5(Ω−c
m)−1の電気伝導度を有しているが、I2、AsF5等
の電子受容性ドーパントあるいはLi、Na等の電子供
与性ドーパントをドーピングすることによつて電気伝導
度を大巾に向上させることができ、102〜103(Ω−
cm)-1の伝導度が得られている。ところがポリアセチレ
ンは酸素によつて酸化され易い欠点がある。このため空
気中で取り扱うことが困難であり、工業材料としては実
用性に欠ける。
また、本願と同一出願人の出願にかかる特開昭58−1
36,649号公報には、(A)炭素、水素および酸素
から成る芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であつて、水
素原子/炭素原子の原子比が0.60〜0.15のポリ
アセン系骨格構造を含有する不溶不融性基体と、(B)
電子供与性ドーピング剤又は電子受容性ドーピング剤と
から成り、(C)電気伝導性が未ドープの該基体よりも
大である電気伝導性有機高分子系材料が開示されてい
る。上記不溶不融性基体は、耐熱性耐酸化性に優れてお
り、しかも上記のとおり電子供与性ドーピング剤あるい
は電子受容性ドーピング剤によつてドーピングが可能で
あり、p型あるいはn型の性質を示す有機半導体を与え
る。しかしながら、上記公開公報には多孔性基体あるい
は多孔性有機半導体に関しては何んら記載されていな
い。
36,649号公報には、(A)炭素、水素および酸素
から成る芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であつて、水
素原子/炭素原子の原子比が0.60〜0.15のポリ
アセン系骨格構造を含有する不溶不融性基体と、(B)
電子供与性ドーピング剤又は電子受容性ドーピング剤と
から成り、(C)電気伝導性が未ドープの該基体よりも
大である電気伝導性有機高分子系材料が開示されてい
る。上記不溶不融性基体は、耐熱性耐酸化性に優れてお
り、しかも上記のとおり電子供与性ドーピング剤あるい
は電子受容性ドーピング剤によつてドーピングが可能で
あり、p型あるいはn型の性質を示す有機半導体を与え
る。しかしながら、上記公開公報には多孔性基体あるい
は多孔性有機半導体に関しては何んら記載されていな
い。
一方、耐熱性、耐薬品性に優れた連通気孔を有する多孔
体としてはセラミツク多孔体あるいは炭素多孔体が知ら
れており、材を始めとして多くの工業分野で使用され
ている。
体としてはセラミツク多孔体あるいは炭素多孔体が知ら
れており、材を始めとして多くの工業分野で使用され
ている。
しかしながら、耐熱性、耐薬品性に優れた多孔性有機半
導体は、ハイテクノロジー時代の今日、社会的ニーズが
非常に大きいにもかかわらず、未だ開発されていない。
導体は、ハイテクノロジー時代の今日、社会的ニーズが
非常に大きいにもかかわらず、未だ開発されていない。
本発明の目的は多孔性有機半導体を提供することにあ
る。
る。
本発明の他の目的は耐熱性および耐酸化性に優れた多孔
性有機半導体を提供することにある。
性有機半導体を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電子受容性ドーパントおよ
び/または電子供与性ドーパントを迅速に且つ均一にド
ーピングしうる多数の連通孔を有する有機半導体を提供
することにある。
び/または電子供与性ドーパントを迅速に且つ均一にド
ーピングしうる多数の連通孔を有する有機半導体を提供
することにある。
本発明のさらに他の目的は、電子受容性ドーパントおよ
び/または電子受容性ドーパントをドーピングした有機
半導体を提供することにある。
び/または電子受容性ドーパントをドーピングした有機
半導体を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、フイルム状、板状等の形態
にある多孔性有機半導体を提供することにある。
にある多孔性有機半導体を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、各種化学反応あるいは物理
的吸着等を生じ易い、微細な連通孔を持つた有機半導体
を提供することにある。
的吸着等を生じ易い、微細な連通孔を持つた有機半導体
を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明
らかとなろう。
らかとなろう。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、 フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とア
ルデヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマーの熱
処理物であつて、 (a) 水素原子/炭素原子の原子比が0.6〜0.05
であるポリアセン系骨格構造を有し、そして (b) 平均孔径10μm以下の連通孔を持ち、 (c) 多数の連通孔を介して3次元網目構造を示す、 ことを特徴とする多孔性有機半導体によつて達成され
る。
ルデヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマーの熱
処理物であつて、 (a) 水素原子/炭素原子の原子比が0.6〜0.05
であるポリアセン系骨格構造を有し、そして (b) 平均孔径10μm以下の連通孔を持ち、 (c) 多数の連通孔を介して3次元網目構造を示す、 ことを特徴とする多孔性有機半導体によつて達成され
る。
本発明における芳香族系縮合ポリマーは、フエノール性
水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類と
の縮合物である。かかる芳香族炭化水素化合物として
は、例えばフエノール、クレゾール、キシレノールの如
きいわゆるフエノール類が好適であるが、これに限られ
ない。例えば下記式 ここで、xおよびyはそれぞれ独立に、0、1又は2で
ある、 で表わされるメチレン−ビス・フエノール類であること
ができ、あるいはヒドロキシ−ビフエニル類、ヒドロキ
シナフタレン類であることもできる。これらのうち、実
用的にはフエノール類特にフエノールが好適である。
水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類と
の縮合物である。かかる芳香族炭化水素化合物として
は、例えばフエノール、クレゾール、キシレノールの如
きいわゆるフエノール類が好適であるが、これに限られ
ない。例えば下記式 ここで、xおよびyはそれぞれ独立に、0、1又は2で
ある、 で表わされるメチレン−ビス・フエノール類であること
ができ、あるいはヒドロキシ−ビフエニル類、ヒドロキ
シナフタレン類であることもできる。これらのうち、実
用的にはフエノール類特にフエノールが好適である。
本発明における芳香族系縮合ポリマーとしては、さらに
フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物の1
部をフエノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化合
物例えばキシレン、トルエン等で置換した変性芳香族系
ポリマー例えばフエノールとキシレンとホルムアルデヒ
ドとの縮合物である変性芳香族系ポリマーを用いること
もできる。
フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物の1
部をフエノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化合
物例えばキシレン、トルエン等で置換した変性芳香族系
ポリマー例えばフエノールとキシレンとホルムアルデヒ
ドとの縮合物である変性芳香族系ポリマーを用いること
もできる。
またアルデヒドとしてはホルムアルデヒドのみならず、
アセトアルデヒド、フルフラールの如きその他のアルデ
ヒドも使用することができるが、ホルムアルデヒドが好
適である。フエノール・ホルムアルデヒド縮合物として
は、ノボラツク型又はレゾール型或はそれらの複合物の
いずれであつてもよい。
アセトアルデヒド、フルフラールの如きその他のアルデ
ヒドも使用することができるが、ホルムアルデヒドが好
適である。フエノール・ホルムアルデヒド縮合物として
は、ノボラツク型又はレゾール型或はそれらの複合物の
いずれであつてもよい。
本発明の多孔性有機半導体は、上記の如き芳香族系縮合
ポリマーの熱処理物であつて例えば次のようにして製造
することができる。
ポリマーの熱処理物であつて例えば次のようにして製造
することができる。
フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物又は
フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とフ
エノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化合物およ
びアルデヒド類の初期縮合物を準備し、この初期縮合物
と無機塩とを含む水溶液を調製し、この水溶液を適当な
型に流し込み、次いで水分の蒸発を抑止しつつ該水溶液
を加熱して該型内で例えば板状、フイルム状あるいは円
筒状等の形態に硬化し且つ変換し、その後この硬化体を
洗浄して該硬化体に含有される無機塩を除去し、次いで
得られた多孔性硬化縮合体を非酸化性雰囲気中で400
〜800℃の温度まで加熱し熱処理する。
フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とフ
エノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化合物およ
びアルデヒド類の初期縮合物を準備し、この初期縮合物
と無機塩とを含む水溶液を調製し、この水溶液を適当な
型に流し込み、次いで水分の蒸発を抑止しつつ該水溶液
を加熱して該型内で例えば板状、フイルム状あるいは円
筒状等の形態に硬化し且つ変換し、その後この硬化体を
洗浄して該硬化体に含有される無機塩を除去し、次いで
得られた多孔性硬化縮合体を非酸化性雰囲気中で400
〜800℃の温度まで加熱し熱処理する。
初期縮合物と共に用いる上記無機塩は後の工程で除去さ
れ硬化体に連通孔を付与するために用いられる孔形成剤
であり、例えば塩化亜鉛、リン酸ナトリウム、水酸化カ
リウムあるいは硫化カリウム等である。これらのうち塩
化亜鉛が特に好ましく用いられる。無機塩は、初期縮合
物の例えば2.5〜10重量倍の量で用いることができ
る。下限より少ない量では連通孔を有する多孔性硬化体
が得難くまた上限より多い量では最終的に得られる熱処
理物の機械的強度が低下する傾向が大きくなり望ましく
ない。初期縮合物と無機塩の水溶液は、使用する無機塩
の種類によつても異なるが例えば無機塩の0.1〜1重
量倍の水を用いて調製することができる。かくして、例
えば100,000〜100センチポイズの粘度を有す
る水溶液は適当な型に流し込まれ、例えば50〜200
℃の温度に加熱される。この加熱の際、水溶液中の水分
の蒸発を抑止するのが肝要である。すなわち、水溶液中
において初期縮合物は加熱を受けて徐々に硬化し、塩化
亜鉛、水と分離しながら3次元網目構造に成長するもの
と考えられる。
れ硬化体に連通孔を付与するために用いられる孔形成剤
であり、例えば塩化亜鉛、リン酸ナトリウム、水酸化カ
リウムあるいは硫化カリウム等である。これらのうち塩
化亜鉛が特に好ましく用いられる。無機塩は、初期縮合
物の例えば2.5〜10重量倍の量で用いることができ
る。下限より少ない量では連通孔を有する多孔性硬化体
が得難くまた上限より多い量では最終的に得られる熱処
理物の機械的強度が低下する傾向が大きくなり望ましく
ない。初期縮合物と無機塩の水溶液は、使用する無機塩
の種類によつても異なるが例えば無機塩の0.1〜1重
量倍の水を用いて調製することができる。かくして、例
えば100,000〜100センチポイズの粘度を有す
る水溶液は適当な型に流し込まれ、例えば50〜200
℃の温度に加熱される。この加熱の際、水溶液中の水分
の蒸発を抑止するのが肝要である。すなわち、水溶液中
において初期縮合物は加熱を受けて徐々に硬化し、塩化
亜鉛、水と分離しながら3次元網目構造に成長するもの
と考えられる。
得られた硬化体を水あるいは希塩酸等で十分に洗浄する
ことによつて、硬化体中に含まれる無機塩を除去するこ
とができる。無機塩を除去したのち乾燥すると連通孔の
発達した多孔性硬化縮合体を得ることができる。
ことによつて、硬化体中に含まれる無機塩を除去するこ
とができる。無機塩を除去したのち乾燥すると連通孔の
発達した多孔性硬化縮合体を得ることができる。
かくして得られた多孔性硬化縮合体は、次いで非酸化性
雰囲気(真空状態も含む)中で400〜800℃の温
度、好ましくは450〜750℃の温度、特に好ましく
は500〜700℃の温度まで加熱され、熱処理され
る。
雰囲気(真空状態も含む)中で400〜800℃の温
度、好ましくは450〜750℃の温度、特に好ましく
は500〜700℃の温度まで加熱され、熱処理され
る。
熱処理の際の好ましい昇温速度は、使用する芳香族系縮
合ポリマー、又はその硬化処理の程度あるいはその形状
等によつて多少相違するが、一般に室温から300℃程
度の温度までは比較的大きな昇温速度とすることが可能
であり例えば100℃/時間の速度とすることも可能で
ある。300℃以上の温度になると、該芳香族系縮合ポ
リマーの熱分解が開始し、水蒸気(H2O)、水素、メ
タン、一酸化炭素の如きガスが発生し始めるため、充分
に遅い速度で昇温せしめるのが有利である。
合ポリマー、又はその硬化処理の程度あるいはその形状
等によつて多少相違するが、一般に室温から300℃程
度の温度までは比較的大きな昇温速度とすることが可能
であり例えば100℃/時間の速度とすることも可能で
ある。300℃以上の温度になると、該芳香族系縮合ポ
リマーの熱分解が開始し、水蒸気(H2O)、水素、メ
タン、一酸化炭素の如きガスが発生し始めるため、充分
に遅い速度で昇温せしめるのが有利である。
芳香族系縮合ポリマーのかかる加熱、熱処理は、非酸化
性雰囲気下において行なわれる。非酸化性雰囲気は、例
えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素等
であり、窒素が好ましく用いられる。かかる非酸化性雰
囲気は静止していても流動していてもさしつかえない。
性雰囲気下において行なわれる。非酸化性雰囲気は、例
えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素等
であり、窒素が好ましく用いられる。かかる非酸化性雰
囲気は静止していても流動していてもさしつかえない。
かくして、上記加熱、熱処理により、水素原子/炭素原
子の原子比(以下、H/C比という)が0.6〜0.0
5、好ましくは0.5〜0.15のポリアセン系骨格構
造を有し、且つ平均孔径10μm以下の連通孔例えば平
均孔径0.03〜10μmの連通孔を持つ、本発明の多
孔性有機半導体が得られる。本発明の多孔性有機半導体
は不溶不融性である。また、酸素原子/炭素原子の原子
比(O/Cの比)は通常0.06以下、好ましくは0.
03以下である。また、X線回折(CuOα)によれ
ば、メイン・ピークの位置は2θで表わして20.5〜
23.5゜の間に存在し、また該メイン・ピークの他に
41〜46゜の間にブロードな他のピークが存在する。
また、赤外線吸収スペクトルによれば、D(=D2900〜
2940/D1560〜1640)の吸光度比は通常0.5以下、好
ましくは0.3以下である。
子の原子比(以下、H/C比という)が0.6〜0.0
5、好ましくは0.5〜0.15のポリアセン系骨格構
造を有し、且つ平均孔径10μm以下の連通孔例えば平
均孔径0.03〜10μmの連通孔を持つ、本発明の多
孔性有機半導体が得られる。本発明の多孔性有機半導体
は不溶不融性である。また、酸素原子/炭素原子の原子
比(O/Cの比)は通常0.06以下、好ましくは0.
03以下である。また、X線回折(CuOα)によれ
ば、メイン・ピークの位置は2θで表わして20.5〜
23.5゜の間に存在し、また該メイン・ピークの他に
41〜46゜の間にブロードな他のピークが存在する。
また、赤外線吸収スペクトルによれば、D(=D2900〜
2940/D1560〜1640)の吸光度比は通常0.5以下、好
ましくは0.3以下である。
すなわち、上記不溶不融性基体は、ポリアセン系のベン
ゼンの多環構造がポリアセン系分子間に均一且つ適度に
発達したものであると理解される。
ゼンの多環構造がポリアセン系分子間に均一且つ適度に
発達したものであると理解される。
本発明によれば、上記不溶不融性基体に電子供与性ドー
パント又は電子受容性ドーパントあるいはこれらの両方
のドーパントをドーピングした多孔性有機半導体が同様
に提供される。
パント又は電子受容性ドーパントあるいはこれらの両方
のドーパントをドーピングした多孔性有機半導体が同様
に提供される。
すなわち、本発明によれば、 (A)フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合
物とアルデヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマ
ーの熱処理物であつて、(a)水素原子/炭素原子の原子
比が0.6〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有しそし
て(b)平均孔径10μm以下の連通孔を持ち、(c)多
数の連通孔を介して3次元網目構造を示す多孔性不溶不
融性基体、および (B)電子供与体ドーパント及び/または電子受容性ド
ーパント から成ることを特徴とする多孔性有機半導体が提供され
る。
物とアルデヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマ
ーの熱処理物であつて、(a)水素原子/炭素原子の原子
比が0.6〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有しそし
て(b)平均孔径10μm以下の連通孔を持ち、(c)多
数の連通孔を介して3次元網目構造を示す多孔性不溶不
融性基体、および (B)電子供与体ドーパント及び/または電子受容性ド
ーパント から成ることを特徴とする多孔性有機半導体が提供され
る。
電子供与性ドーパントとしては電子を離し易い物質が用
いられる。例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウムあるいはセシウムの如き周期律表の第1A族金
属が好ましく用いられる。
いられる。例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウムあるいはセシウムの如き周期律表の第1A族金
属が好ましく用いられる。
電子供与性ドーパントとしては、同様に、テトラ(C1
〜C4アルキル)アンモニウムカチオン例えば(CH3)
4N+あるいは(C4H9)4N+を用いることができる。
〜C4アルキル)アンモニウムカチオン例えば(CH3)
4N+あるいは(C4H9)4N+を用いることができる。
また、電子受容性ドーパントとしては電子を受け取り易
い物質が用いられる。例えばフツ素、塩素、臭素、沃素
の如きハロゲン;AsF5,PF5,BF3,BCl3,B
Br3,FeCl3の如きハロゲン化合物;SO3あるい
はN2O5の如き非金属元素の酸化物;あるいはH2S
O4,HNO3又はHClO4の如き無機酸に由来する陰
イオン等が好ましく用いられる。
い物質が用いられる。例えばフツ素、塩素、臭素、沃素
の如きハロゲン;AsF5,PF5,BF3,BCl3,B
Br3,FeCl3の如きハロゲン化合物;SO3あるい
はN2O5の如き非金属元素の酸化物;あるいはH2S
O4,HNO3又はHClO4の如き無機酸に由来する陰
イオン等が好ましく用いられる。
かかるドーパントのドーピング方法としては、ポリアセ
チレンあるいはポリフエニレンについて従来用いられて
いるドーピング法と本質的に同じ方法を使用することが
できる。
チレンあるいはポリフエニレンについて従来用いられて
いるドーピング法と本質的に同じ方法を使用することが
できる。
例えば、ドーパントがアルカリ金属の場合には、溶融し
たアルカリ金属あるいはアルカリ金属の蒸気と不溶不融
性基体と接触せしめてドーピングすることができ、また
例えばテトラヒドロフラン中で生成せしめたアルカリ金
属ナフタレン錯体と不溶不融性基体とを接触せしめてド
ーピングすることもできる。
たアルカリ金属あるいはアルカリ金属の蒸気と不溶不融
性基体と接触せしめてドーピングすることができ、また
例えばテトラヒドロフラン中で生成せしめたアルカリ金
属ナフタレン錯体と不溶不融性基体とを接触せしめてド
ーピングすることもできる。
ドーパントがハロゲン、ハロゲン化合物あるいは非金属
元素の酸化物である場合にはこれらのガスを不溶不融性
基体と接触せしめることにより、容易にドーピングを行
うことができる。
元素の酸化物である場合にはこれらのガスを不溶不融性
基体と接触せしめることにより、容易にドーピングを行
うことができる。
ドーピング剤が無機酸に由来する陰イオンである場合に
は、無機酸を不溶不融性基体に直接塗布あるいは含浸せ
しめることによつて行うことができる。
は、無機酸を不溶不融性基体に直接塗布あるいは含浸せ
しめることによつて行うことができる。
また、不溶不融性基体を電極としてセツトし、電気化学
的に、リチウム、ナトリウム等の電子供与性ドーパント
あるいはClO4 -,BF4 -等の電子受容性ドーパントを
ドーピングすることも可能である。
的に、リチウム、ナトリウム等の電子供与性ドーパント
あるいはClO4 -,BF4 -等の電子受容性ドーパントを
ドーピングすることも可能である。
上記の如く、本発明の不溶不融性基体は連通孔を有する
多孔体であるため、上記の如きガス状ドーパントあるい
は溶液中のドーパントの拡散を容易とし、迅速に且つ均
一なドーピングを可能とする優れた利点を有する。
多孔体であるため、上記の如きガス状ドーパントあるい
は溶液中のドーパントの拡散を容易とし、迅速に且つ均
一なドーピングを可能とする優れた利点を有する。
ドーピング剤は、一般に芳香族系縮合ポリマーの繰返し
単位に対して10−5モル以上の割合で、得られる本発
明の有機半導体に存在するように用いられる。
単位に対して10−5モル以上の割合で、得られる本発
明の有機半導体に存在するように用いられる。
かくして得られる本発明の有機半導体は、ドーピング前
の不溶不融性基体の電気伝導度(例えば10-12〜102
Ω−1・cm-1)よりも高い電気伝導度、例えばドーピン
グ前の不溶不融性基体よりも数倍ないし1010倍に増大
する。電子供与性ドーパントをドーピングしたときには
n型半導体を与え、電子受容性ドーパントをドーピング
したときにはp型半導体を与える。本発明によればドー
パントとして電子供与性ドーパントと電子受容性ドーパ
ントとを一緒に用いることもできる。これらのドーパン
トが本発明の多孔性有機半導体にほぼ均一に混在する場
合にはいずれか一方の多く存在する方のドーパントによ
つてp型又はn型となる。例えば、電子供与性ドーパン
トが多く存在する場合にはn型となり、電子受容性ドー
パントが多く存在する場合にはp型となる。
の不溶不融性基体の電気伝導度(例えば10-12〜102
Ω−1・cm-1)よりも高い電気伝導度、例えばドーピン
グ前の不溶不融性基体よりも数倍ないし1010倍に増大
する。電子供与性ドーパントをドーピングしたときには
n型半導体を与え、電子受容性ドーパントをドーピング
したときにはp型半導体を与える。本発明によればドー
パントとして電子供与性ドーパントと電子受容性ドーパ
ントとを一緒に用いることもできる。これらのドーパン
トが本発明の多孔性有機半導体にほぼ均一に混在する場
合にはいずれか一方の多く存在する方のドーパントによ
つてp型又はn型となる。例えば、電子供与性ドーパン
トが多く存在する場合にはn型となり、電子受容性ドー
パントが多く存在する場合にはp型となる。
本発明の多孔性有機半導体は耐熱性、耐酸化性に優れて
おり、またフイルム状、板状、円筒状等任意の形状とす
る事が可能なため実用性の高い材料である。
おり、またフイルム状、板状、円筒状等任意の形状とす
る事が可能なため実用性の高い材料である。
本発明の多孔性有機半導体は、ポリアセン系骨格構造を
有する不溶不融性基体が連通孔を介して3次元網目状構
造を採つているため、該連通孔を通して流体が細部まで
自由に出入りし易い。連通孔の平均孔径は10μm以下
と微細であり、孔径の揃つたすなわち孔径分布のシヤー
プな多孔体である。また平均孔径が0.1μmと極めて
微細な多孔体から平均孔径が10μm程度の多孔体まで
を得ることが出来るため、用途に応じて使い分けること
が可能である。
有する不溶不融性基体が連通孔を介して3次元網目状構
造を採つているため、該連通孔を通して流体が細部まで
自由に出入りし易い。連通孔の平均孔径は10μm以下
と微細であり、孔径の揃つたすなわち孔径分布のシヤー
プな多孔体である。また平均孔径が0.1μmと極めて
微細な多孔体から平均孔径が10μm程度の多孔体まで
を得ることが出来るため、用途に応じて使い分けること
が可能である。
本発明の多孔性有機半導体の微細な連通孔を利用して、
界面で生じる各種の化学反応を迅速に進めることも可能
であり、例えば電池の電極材等に好適に用いられる。ま
た各種の物理的吸着もスムーズにしかも均一に生じるた
め、半導体としての性質と合俟つて、H2O,O2等のガ
スの吸着によつても若干の電気伝導度の変化を生じる。
そのためセンサー材として好適に用いることができる、 本発明の多孔性有機半導体の見掛け密度は、通常0.3
〜0.8g/cm3である。換言すれば気孔率の高い多孔
体から比較的気孔率の低い多孔体まで、本発明の多孔性
有機半導体に包含される。多孔体の機械的強度は見掛け
密度によつて変わるが、例えば0.3g/cm3の本発明
多孔体でも実用上、十分な強度を有している。また本発
明の多孔性有機半導体はポリアセン系骨格構造を有した
不溶不融性基体からなつているため、耐薬品性に優れて
おりしかも微細な連通気孔を有しているので過酷な条件
下で使用する材としても好適である。
界面で生じる各種の化学反応を迅速に進めることも可能
であり、例えば電池の電極材等に好適に用いられる。ま
た各種の物理的吸着もスムーズにしかも均一に生じるた
め、半導体としての性質と合俟つて、H2O,O2等のガ
スの吸着によつても若干の電気伝導度の変化を生じる。
そのためセンサー材として好適に用いることができる、 本発明の多孔性有機半導体の見掛け密度は、通常0.3
〜0.8g/cm3である。換言すれば気孔率の高い多孔
体から比較的気孔率の低い多孔体まで、本発明の多孔性
有機半導体に包含される。多孔体の機械的強度は見掛け
密度によつて変わるが、例えば0.3g/cm3の本発明
多孔体でも実用上、十分な強度を有している。また本発
明の多孔性有機半導体はポリアセン系骨格構造を有した
不溶不融性基体からなつているため、耐薬品性に優れて
おりしかも微細な連通気孔を有しているので過酷な条件
下で使用する材としても好適である。
以上の様に本発明の多孔性有機半導体は耐熱性、耐酸化
性に優れ、しかも微細な連通気孔を有しているため電子
受容性あるいは電子供与性ドーパントが迅速にしかも均
一にドーピングできる有機半導体であり、また機械的強
度に優れたフイルム状、板状等の任意の形状を採りうる
ため、多方面に応用出来る産業上有用な材料である。
性に優れ、しかも微細な連通気孔を有しているため電子
受容性あるいは電子供与性ドーパントが迅速にしかも均
一にドーピングできる有機半導体であり、また機械的強
度に優れたフイルム状、板状等の任意の形状を採りうる
ため、多方面に応用出来る産業上有用な材料である。
なお、本明細書において、連通孔の平均孔径は次のよう
にして測定されまた定義される。
にして測定されまた定義される。
試料について、例えば1000〜10,000倍で電子
顕微鏡写真を撮影する。この写真に任意の直線を引き、
その直線と交叉する孔の数をnとすると、平均孔径
()は下記式により算出される。
顕微鏡写真を撮影する。この写真に任意の直線を引き、
その直線と交叉する孔の数をnとすると、平均孔径
()は下記式により算出される。
ここで、liは直線が交叉する孔で切断される長さであ
り、 はn個の孔についての該切断される長さの和であり、n
は該直線と交叉する孔の数である、但しnは10以上の
値をとるものとする。
り、 はn個の孔についての該切断される長さの和であり、n
は該直線と交叉する孔の数である、但しnは10以上の
値をとるものとする。
以下実施例によつて詳述する。
実施例1 (1) 水溶性レゾール(約60%濃度)/塩化亜鉛/水
を重量比で10/25/4の割合で混合した水溶液をフ
イルムアプリケーターでガラス板上に成膜した。次に成
膜した水溶液上にガラス板を被せ水分が蒸発しないよう
にして約100℃の温度で1時間加熱して硬化させた。
得られた硬化フイルムを希塩酸で洗浄した後、水洗し次
に乾燥させることによつて約200μm厚のフイルム状
のフエノール樹脂硬化多孔体を得た。
を重量比で10/25/4の割合で混合した水溶液をフ
イルムアプリケーターでガラス板上に成膜した。次に成
膜した水溶液上にガラス板を被せ水分が蒸発しないよう
にして約100℃の温度で1時間加熱して硬化させた。
得られた硬化フイルムを希塩酸で洗浄した後、水洗し次
に乾燥させることによつて約200μm厚のフイルム状
のフエノール樹脂硬化多孔体を得た。
該フエノール樹脂硬化多孔体をシリコニツト電化炉中に
入れ窒素気流中で40℃/時間の速度で昇温して、60
0℃まで熱処理を行い、不溶不融性のフイルム状多孔体
を得た。該多孔体の電気伝導度を直流4端子法で測定し
たところ、10−7(Ωcm)−1であつた。また見掛け
密度は0.40g/cm3であり、機械的強度に優れたフ
イルムであつた。また該フイルムについて元素分析を行
つたところ水素原子/炭素原子の原子比は0.34であ
つた。またX線回折から得られたピークの形状はポリア
セン系骨格構造に基因するパターンであり、2θで20
〜24゜付近にブロードなメインピークが存在し、また
41〜46゜付近に小さなピークが確認された。
入れ窒素気流中で40℃/時間の速度で昇温して、60
0℃まで熱処理を行い、不溶不融性のフイルム状多孔体
を得た。該多孔体の電気伝導度を直流4端子法で測定し
たところ、10−7(Ωcm)−1であつた。また見掛け
密度は0.40g/cm3であり、機械的強度に優れたフ
イルムであつた。また該フイルムについて元素分析を行
つたところ水素原子/炭素原子の原子比は0.34であ
つた。またX線回折から得られたピークの形状はポリア
セン系骨格構造に基因するパターンであり、2θで20
〜24゜付近にブロードなメインピークが存在し、また
41〜46゜付近に小さなピークが確認された。
次に該フイルム状半導体の気孔状態を観察するため、フ
イルム断面の電子顕微鏡写真を撮影した。第1図に示
す。第1図から明らかなように、3次元網目状構造で、
10μm以下の微細な連通気孔を有する多孔体であつ
た。
イルム断面の電子顕微鏡写真を撮影した。第1図に示
す。第1図から明らかなように、3次元網目状構造で、
10μm以下の微細な連通気孔を有する多孔体であつ
た。
(2) 次に脱水したテトラヒドロフラン、ナフタレン及
び金属ナトリウムを用いてナトリウムナフタレートのテ
トラヒドロフラン溶液を作成した。ドライボツクス中に
て、この溶液に上記したフイルム状半導体を浸漬し、室
温にも約1時間ドーピングした。その後脱水したテトラ
ヒドロフランにて洗浄した後、減圧下で約10時間乾燥
した。乾燥試料の電気伝導度は約10−1(Ω・cm)
−1であつた。
び金属ナトリウムを用いてナトリウムナフタレートのテ
トラヒドロフラン溶液を作成した。ドライボツクス中に
て、この溶液に上記したフイルム状半導体を浸漬し、室
温にも約1時間ドーピングした。その後脱水したテトラ
ヒドロフランにて洗浄した後、減圧下で約10時間乾燥
した。乾燥試料の電気伝導度は約10−1(Ω・cm)
−1であつた。
実施例2〜5 (1) 実施例1と同様にして得た約200μ厚のフイル
ム状のフエノール樹脂硬化多孔体をシリコニツト電気炉
にて、窒素気流下約30℃/時間の速度で昇温して第1
表に示した種々の所定温度まで加熱し、熱処理を行つ
た。得られた多孔性半導体フイルムについて元素分析、
電気伝導度の測定を行つた。結果を第1表に示す。
ム状のフエノール樹脂硬化多孔体をシリコニツト電気炉
にて、窒素気流下約30℃/時間の速度で昇温して第1
表に示した種々の所定温度まで加熱し、熱処理を行つ
た。得られた多孔性半導体フイルムについて元素分析、
電気伝導度の測定を行つた。結果を第1表に示す。
(2) 次にこれらの半導体フイルムを真空ライン中に入
れ、真空度を約10−2トールとした後、室温にてヨウ
素ガスをラインに導入し、ドーピングを約10分間行つ
た。この時の電気伝導度を第1表に示す。
れ、真空度を約10−2トールとした後、室温にてヨウ
素ガスをラインに導入し、ドーピングを約10分間行つ
た。この時の電気伝導度を第1表に示す。
これらヨウ素がドーピングされたフイルム状試料の断面
についてEPMA(エレクトロン・マイクロン・アナラ
イザー)でヨウ素の分布状態を調べたところ均一に分布
していることがわかつた。
についてEPMA(エレクトロン・マイクロン・アナラ
イザー)でヨウ素の分布状態を調べたところ均一に分布
していることがわかつた。
ヨウ素のドーピングによつて電気伝導度が大巾に増加し
た。
た。
第1図は本発明の多孔性有機半導体フイルムの断面の粒
子構造(多孔質構造)の電顕写真である。写真中、右下
に示す棒線の長さは5μである。
子構造(多孔質構造)の電顕写真である。写真中、右下
に示す棒線の長さは5μである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−207329(JP,A) 特開 昭58−69234(JP,A)
Claims (13)
- 【請求項1】フエノール性水酸基を有する芳香族炭化水
素化合物とアルデヒド類との縮合物である芳香族系縮合
ポリマーの熱処理物であつて、 (a) 水素原子/炭素原子の原子比が0.6〜0.0
5であるポリアセン系骨格構造を有し、 (b) 平均孔径10μm以下の連通孔を持ち、そして (c) 多数の連通孔を介して3次元網目構造を示す、 ことを特徴とする多孔性有機半導体。 - 【請求項2】芳香族系縮合ポリマーがフエノールとホル
ムアルデヒドとの縮合物である特許請求の範囲第1項に
記載の多孔性有機半導体。 - 【請求項3】水素原子/炭素原子の原子比が0.5〜
0.15である特許請求の範囲第1項に記載の多孔性有
機半導体。 - 【請求項4】平均孔径0.03〜10μmの多数の連通
孔を持つ特許請求の範囲第1項に記載の多孔性有機半導
体。 - 【請求項5】酸素原子(O)/炭素原子(C)の原子比
が0.06以下であるポリアセン系骨格構造を有する、
特許請求の範囲第1項に記載の多孔性有機半導体。 - 【請求項6】多孔性有機半導体がフイルム、板、繊維又
はそれらの複合体である特許請求の範囲第1項に記載の
多孔性有機半導体。 - 【請求項7】(A)フエノール性水酸基を有する芳香族
炭化水素化合物とアルデヒド類との縮合物である芳香族
系縮合ポリマーの熱処理物であつて、(a)水素原子/
炭素原子の原子比が0.6〜0.05であるポリアセン
系骨格構造を有し(b)平均孔径10μm以下の連通孔
を持ち、そして(c)多数の連通孔を介して3次元網目
構造を示す多孔性不溶不融性基体、および (B)電子供与体ドーパント及び/または電子受容性ド
ーパント から成ることを特徴とする多孔性有機半導体。 - 【請求項8】上記多孔性不溶不融性基体(A)の電気伝
導性よりも大きい電気伝導性を示す特許請求の範囲第7
項に記載の多孔性有機半導体。 - 【請求項9】電子供与性ドーパントがリチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムを含む第1A
族金属である特許請求の範囲第7項に記載の多孔性有機
半導体。 - 【請求項10】電子供与性ドーパントがテトラ(C1〜
C5低級アルキル)アンモニウムカチオンである特許請
求の範囲第7項に記載の多孔性有機半導体。 - 【請求項11】電子受容性ドーパントがAsF5、P
F5、BF3、BCl3、BBr3、FeCl3の如きハロ
ゲン化物である特許請求の範囲第7項に記載の多孔性有
機半導体。 - 【請求項12】電子受容性ドーパントがフツ素、塩素、
臭素、ヨウ素の如きハロゲンである特許請求の範囲第7
項に記載の多孔性有機半導体。 - 【請求項13】電子受容性ドーパントがSO3あるいは
N2O5の如き非金属元素の酸化物又はH2SO4、HNO
3あるいはHClO4の如き無機酸に由来する陰イオンで
ある特許請求の範囲第7項に記載の多孔性有機半導体。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058602A JPH0620123B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 多孔性有機半導体 |
| US06/842,335 US4753717A (en) | 1985-03-25 | 1986-03-21 | Porous article having open pores prepared from aromatic condensation polymer and use thereof |
| DE86104063T DE3689239T2 (de) | 1985-03-25 | 1986-03-25 | Aus aromatischen Kondensationspolymeren hergestellter poröser Gegenstand mit offenen Poren und seine Anwendung. |
| DE3650725T DE3650725T2 (de) | 1985-03-25 | 1986-03-25 | Aus aromatischen Kondensationspolymeren hergestellte poröse Aktivkohle und ihre Anwendung in Elektroden für elektrochemische Zellen |
| EP86104063A EP0196055B1 (en) | 1985-03-25 | 1986-03-25 | Porous article having open pores prepared from aromatic condensation polymer and use thereof |
| EP92100194A EP0480909B1 (en) | 1985-03-25 | 1986-03-25 | Porous active carbon prepared from aromatic condensation polymer and use thereof in electrodes for electrochemical cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058602A JPH0620123B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 多孔性有機半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218640A JPS61218640A (ja) | 1986-09-29 |
| JPH0620123B2 true JPH0620123B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=13089060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60058602A Expired - Lifetime JPH0620123B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 多孔性有機半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620123B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8943841B2 (en) | 2007-02-12 | 2015-02-03 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | LNG tank ship having LNG circulating device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0207943D0 (en) * | 2002-04-05 | 2002-05-15 | Univ Cambridge Tech | Sensors and their production |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57207329A (en) * | 1981-06-15 | 1982-12-20 | Kanebo Ltd | Organic type semiconductor and manufacture thereof |
| JPS5869234A (ja) * | 1981-10-21 | 1983-04-25 | Kanebo Ltd | 有機半導体及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60058602A patent/JPH0620123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8943841B2 (en) | 2007-02-12 | 2015-02-03 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | LNG tank ship having LNG circulating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61218640A (ja) | 1986-09-29 |
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