JPH07103190B2 - 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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- JPH07103190B2 JPH07103190B2 JP1036858A JP3685889A JPH07103190B2 JP H07103190 B2 JPH07103190 B2 JP H07103190B2 JP 1036858 A JP1036858 A JP 1036858A JP 3685889 A JP3685889 A JP 3685889A JP H07103190 B2 JPH07103190 B2 JP H07103190B2
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- 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
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- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
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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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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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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、白川法
と呼ばれる触媒を利用した重合法がよく知られている。
と呼ばれる触媒を利用した重合法がよく知られている。
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・プロジェット法によ
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、ラングミュア・プロジ
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。
誘導体を用いれば、ラングミュア・プロジェット法によ
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、ラングミュア・プロジ
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。
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。
従来例の白川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。従って、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。
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。従って、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。
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
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
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有する有機
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の制御することができ
る。
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有する有機
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の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。
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
水素基を有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、一
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。
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
水素基を有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、一
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10を
用い、前記シリコン基板10上に膜厚500nm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、フォトリングラフィーの手法
を用いて、前記シリコン基板10上のシリコン酸化膜11を
部分的にエッチングし、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））。
用い、前記シリコン基板10上に膜厚500nm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、フォトリングラフィーの手法
を用いて、前記シリコン基板10上のシリコン酸化膜11を
部分的にエッチングし、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をエッチング液で異
方性エッチングする。エッチング液としてはヒドラジン
エッチング液を用いた。エッチングを行なうことによ
り、Ｖ溝面13が形成される。このＶ溝面13は＜111＞面
である。エッチングは、シリコン酸化膜11面下も若干ア
ンダーエッチングされる。その後、フッ酸などでシリコ
ン酸化膜11を除去して、Ｖ溝シリコン基板14を形成する
（第２図（Ｂ））。
方性エッチングする。エッチング液としてはヒドラジン
エッチング液を用いた。エッチングを行なうことによ
り、Ｖ溝面13が形成される。このＶ溝面13は＜111＞面
である。エッチングは、シリコン酸化膜11面下も若干ア
ンダーエッチングされる。その後、フッ酸などでシリコ
ン酸化膜11を除去して、Ｖ溝シリコン基板14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膜15
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16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有する有機化合物分
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合物を用いてもよ
い。
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16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有する有機化合物分
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合物を用いてもよ
い。
次に、単分子膜16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））。
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、一次
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。
たポリアセチレンはＶ溝に沿って重合されており、一次
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、＜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＜11＞面とを併用してＶ溝面に
用いてもよい。
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＜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ッチング液としてヒドラジ
ンを用いたが、他の異方性エッチング液でもよいことは
自明である。
ンを用いたが、他の異方性エッ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。
従って、本発明の有機導電性薄膜を用いた配線パターン
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。
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た配線パターン
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。
また、本発明の製造方法は、一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。
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。
Claims (12)
- 【請求項１】表面に溝を設けた基板と、前記基板の表面
上に形成された有機薄膜において当該有機薄膜は直鎖状
炭化水素を有しており、導電性を付与する共役二重結合
が構成され、かつ、当該有機薄膜が前記基板との間で化
学結合を構成していることを特徴とする基板上の有機導
電性薄膜。 - 【請求項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に記載の基板上の有機導
電性薄膜。 - 【請求項３】表面に溝を設けた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に記載の基
板上の有機導電性薄膜。 - 【請求項４】有機薄膜と基板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記載の基板
上の有機導電性薄膜。 - 【請求項５】有機薄膜内の導電性を付与する機能性基が
アセチレン基、ジアセチレン基であ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。 - 【請求項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からな
り、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した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分子内の導
電性を付与する機能性基同志が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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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）クロロシラ
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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項１２】直鎖状炭化水素基を有する有機化合物分
子内の機能性基の前記不飽和結合基がアセチレン基ある
いはジアセチレン基であることを特徴とする請求項９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 JPH02215009A (ja) | 1990-08-28 |
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