JPH08213233A - 異方性薄膜及びその製造方法 - Google Patents
異方性薄膜及びその製造方法Info
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Abstract
させて薄膜化することにより異方性のある薄膜を提供す
る。 【構成】 反磁性野異方性を有する粒子が一定の秩序を
もって配向している異方性薄膜。この薄膜は、磁場中に
おかれた前記反磁性の異方性を有する粒子を Δx・H2>1.5kT (H:磁束密度[G] k:Boltzmann定数 1.381×10~16[erg・K~1] T:絶対温度[K]) の条件下で溶媒蒸発法、ミセル電解法、静電気化学時ミ
セル薄膜形成法、伝着法、光重合性モノマー分散法など
により製造される。
Description
膜技術に関し、詳しくは、電子写真感光体、太陽電池な
どに有用な異方導電性膜(異方導電性膜、異方光導電性
膜など)や光メモリー、カラーフィルターなどに有用な
光学的異方性膜、及びこれらの製造方法に関する。
れているが、その中で、特開昭62−281310号、
特開平5−253466号などに開示されている磁気異
方性薄膜は磁気異方性や加工特性を利用し、磁気記録材
料、電磁波吸収体、電流変換素子などの広範な分野に使
用されている。
磁性を有する磁気異方性薄膜の製造法の紹介であり、そ
こに記述された内容は、反磁性の異方性秩序配向(高次
構造制御)により薄膜化させた異方性(光学的、電気
的、光導電性、熱的、機械的など)を有する薄膜とは本
質的に異なるものである。もっともPhysica B
164(1990)222−228、North−H
olland(YAMAGISHI等)においては、反
磁性の異方性を利用してポリマー繊維を磁場中で配向さ
せることが開示されている。この技術内容は方法論的に
は本発明と同じであるが、ここには薄膜化の手段につい
ては何等触れられていない。
性の異方性を有する粒子を磁場中で配向させて薄膜化す
ることにより異方性のある薄膜を提供することにある。
を達成するために、いろいろな角度から研究・検討を重
ねてきた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明によれば (1)第一に、反磁性の異方性を有する粒子が一定の秩
序をもって配向してなることを特徴とする異方性薄膜、
及び (2)第二に、磁場中に存在する前記(1)の粒子を Δx・H2>1.5kT H:磁束密度[G] k:Boltzmann定数 1.381×10-16[erg・K-1] T:絶対温度[K] の条件下で薄膜化することを特徴とする異方性薄膜の製
造方法、が提供される。
にあげたYAMAGISHI等によれば、反磁性の異方
性Δxを有する粒子(分子、高分子、微結晶、凝集体な
どで、微粒子を含む)が磁束密度Hの磁場中に置かれた
場合、Δxが10-27[erg・G-2]程度の通常のπ
電子系有機分子では、300K(室温)において、約1
000[T](107G)の超強磁場下まで、その配向
の度合を表すオーダーパラメータ〈m〉は、 〈m〉=Δx・H2/15kT で表わされる。
磁場で約20[T]まで、ハイブリッド等の特殊な構成
によっても約40[T]までであり、パルス磁場の場合
には、非破壊で約100[T]まで、破壊型で約100
0[T]までという報告がある。従って、粒子が配向し
たと認める基準として、〈m〉>0.1を設定すると、 Δx>10-28[erg・G-2] が導かれる。これは最低の条件であり、通常は、H=1
0[T]程度、〈m〉≒1が最も実用的であり、この場
合は Δx>10-23[erg・G-2] といった条件が導き出されてくる。これは、1個の粒子
中に、10-27[erg・G-2]程度の反磁性の異方性
を有する分子が、104個以上、一定の秩序をもって含
まれていることを意味する。本発明の異方性薄膜は反磁
性の異方性を有する粒子が一定の秩序をもって配向され
たものから形成されているが、このものは望ましくは、
異方性固体薄膜である。
0.1の条件下では、 Δx・H2>1.5kT であるが、最も有用な〈m〉≒1.0を実現する為に
は、 Δx・H2>15kT が必要となる。例えば、前述のH=10[T]、Δx=
10-23[erg・G-2]の場合、左辺は10-13、右辺
は6.2×10-13となり、Δxをもう一桁大きくする
(粒子中の分子数を多くする、即ち、もう少し大きな微
結晶を使う)必要がある。
能な手段であれば何でも良いが、磁場が限られた空間に
のみ形成されることを考慮すれば、気相法は装置が大が
かりになり具合が悪く、液相法が適している。簡単に
は、磁場中で溶媒を蒸発させて薄膜を作製する溶媒蒸発
法がある。薄膜を作製する方法としては、電解重合法や
LB法等があるが、これらの方法は、複数の分子からな
る粒子(例えば微結晶)には不向きである。
する方法としては、ミセル電解法(EMD法)、光電気
化学的ミセル薄膜形成法(PMD法)、電着法が挙げら
れる。その他、反磁性の異方性を有する粒子を光重合性
モノマーに分散させて、モノマーを光重合させる方法も
効果的である。ここで、EMD法とは、特殊なミセル分
散液中に顔料結晶等の粒子を分散させ、このミセルを電
気化学的に分解することにより、ミセル分散液中に担持
された粒子を電極上にデポジションさせる方法である。
また、PMD法とは上記の反応を光のアシストで行う方
法であり、光によるパターニングが可能になる。
を考えると、フタロシアニンやペリレン系等の顔料結晶
等の使用が望ましいが、これに限定されず、前記の条件
を満足する微結晶、凝集体、高分子などが選択される。
説明する。
13(1991)450−456)を用いてX型フタロ
シアニン顔料のミセル分散溶液を調製した。このフタロ
シアニン顔料分散ミセル溶液を、超電導磁石により発生
させた15[T]の磁場中にて電解した。その際、陽極
には酸化スズ透明電極、陰極にはPt板を用いた。その
結果、透明電極上にはX型フタロシアニン薄膜が得られ
た。なお、磁場は電極に垂直に印加した。比較として、
磁場を存在させない(H=0[T])こと以外は同様に
して、X型フタロシアニンのミセル電解薄膜を作製し
た。
トルから、775nmの吸光度を測定すると、 A(H=15[T])/A(H=0[T]) = 0.
5 となった。これは、ミセル中に分散したX型フタロシア
ニン微結晶が、磁場の印加により、反磁性の異方性に起
因する力を受け、平均的に、フタロシアニン環平面を磁
場に並行する方向に秩序配列して薄膜化した為と考えら
れる。(反磁性磁化率は、フタロシアニン分子の場合、
フタロシアニン平面に垂直の方向に大きく、平面に平行
な方向との差Δx(分子)=0.9×10-27[erg
・G-2]である。)
合、フタロシアニン粒子は、長軸が1000[Å]程
度、短軸が100[Å]程度の微結晶から成っている。
フタロシアニン微結晶の密度を近似的に1.0と仮定す
ると、この中には少なくとも106個のフタロシアニン
分子が含まれている。従って、この微結晶のΔxは10
-21[erg・G-2]程度となり、H=15[T]=
1.5×105[G]を用いて、Δx・H2〜2×10
-11>15kTとなる。この薄膜は、ミセル電解法によ
り得られ、H=0場合とH≠0の場合の吸光度の違いか
ら、明らかに磁場が存在する場合、微粒子は、フロシア
ニン環平面を磁場に平行な方向、即ち、反磁性の異方性
に起因する力により、粒子が安定化する方向に秩序配列
することがわかる。
電導度を測定し、H=0の場合と比べてみたところ σ(H=15[T])/σ(H=0[T]) ≧ 10 と10倍以上の異方性を示した。
[ml]のアセトンに溶解させ、直径40[mm]のシ
ャーレに入れ、H=8[T]の磁場中で溶媒を蒸発させ
た。なお、磁場は、液面に平行に(重力方向に垂直に)
印加した。磁場の無い場合、シャーレの底に幅0.5〜
1.5[mm]、長さ3〜5[mm]の柱状結晶が一様
に析出した。一方、H=8[T]の場合、幅0.2[m
m]程度、長さ1〜2[mm]の針状(拡大すると柱状
に見える)結晶が、その長軸を磁場に垂直に向けて秩序
配列して析出した。H=8[T]の場合、更にこの針状
結晶が長軸を重力方向に向けやはり磁場に垂直に、即ち
シャーレの壁面に沿って析出した。
molは6×10-5[cm3/mol]程度と予想され、分
子1個当りのΔxは10-28[erg・G-2]である。
磁場がH=8[T]の場合の単結晶粒子の大きさを0.
1mm×0.1mm×1mm(10-5cm3)程度とす
ると、この中には1018個以上の1,3,5−トリフェ
ニルベンゼン分子が一定の秩序(結晶構造)をもって含
まれている。従って、この微粒子の反磁性の異方性Δx
は1010[erg・G-2]程度と考えられる。H=8
[T](8×104[G])なので、Δx・H2の値は
0.64となり、15kTをはるかに越えている。従っ
て、この場合溶媒蒸発に伴って生成した微結晶は、反磁
性の異方性に起因する力を受け、一定の秩序(結晶長軸
を磁場に垂直に向ける)をもって配向したものと考えら
れる。
ilms,224(1993)101−104)に従
い、ITO上のTiO2薄膜のうえに、PMD法により
銅フタロシアニン薄膜をパターン状に形成した。磁場は
TiO2電極面に垂直に印加し、その強さはH=10
[T]であった。得られた銅フタロシアニンの薄膜パタ
ーンの一部を濃度計を用いて測定したところ、 O・D(H=10[T])/O・D(H=0[T]) = 0.1 なる結果が得られた。これは、反磁性の異方性により、
磁場印加時に銅フタロシアニン微結晶が一定の秩序をも
って配向した結果と考えられる。
アルキド0.2[g]、水100[ml]をロールミル
で分散した後、ITO平行平板電極を陽極とし、白金電
極を陰極として電着を行なった。印加電圧は40
[V]、約1[μm]厚の電着膜を得た。その際、磁場
の印加は電極に対し垂直に行なった。
された。
[g]に、非線形光学材料として知られている2−メチ
ル−4−ニトロアニリン(MNA、粒径4[μm]以
下)1[g]を分散させ、H=15[T]の磁場中に1
時間放置した後、光重合した。構成は、2枚の石英ガラ
ス板間(ギャップ1[mm])に上記分散液をはさみ、
紫外線を照射する。得られたポリマー薄膜のSHG(第
二高調波)は次のように測定された。 I2ω(H=15[T])/I2ω(H=0[T]) > 102 (I2ω:SHG強度 ω=1064[nm] 2ω=532[nm]) これは、反磁性の異方性に基づくトルクにより、磁場中
でMNA微結晶が一定の配向を持って配列した状態(単
結晶に近づいた状態)で固体化した為と考えられる。同
様な実施例は、ガラスキャピラリーを用いても可能であ
った。即ち、内径0.5[mm]のガラスキャピラリー
に毛細管現象を利用して、上記分散液を充填する。これ
を磁場中に約1時間放置後、紫外アルゴンレーザーを用
いて、磁場中光重合した。このようにして得られた試料
に、Nd−YAGレーザーの1064[nm]のパルス
光を照射し、532[nm]のSH光を観測した結果、 I2ω(H=15[T])/I2ω(H=0[T]) ≧ 10 であった。
の磁場が使えることを想定して、〈m〉=0.1以上の
オーダーパラメータを持もつ異方性(電気的、光学的、
熱的など)有機薄膜が得られる。また本発明によれば、
粒子が強磁性や常磁性を示す場合は意味をなさないが、
π電子系を有する有機分子や長鎖アルキル基を有する有
機分子の利用に特に好適である。
Claims (8)
- 【請求項1】 反磁性の異方性を有する粒子が一定の秩
序をもって配向されてなることを特徴とする異方性薄
膜。 - 【請求項2】 前記粒子1個当りの反磁性の異方性Δx
が Δx>10-28[erg・G-2] であることを特徴とする請求項1記載の異方性薄膜。 - 【請求項3】 磁場中に存在する請求項1記載の粒子を Δx・H2>1.5kT H:磁束密度[G] k:Boltzmann定数 1.381×10-16[erg・K-1] T:絶対温度[K] の条件下で薄膜化することを特徴とする異方性薄膜の製
造方法。 - 【請求項4】 前記薄膜化する手段として溶媒蒸発法を
用いることを特徴とする請求項3記載の異方性薄膜の製
造方法。 - 【請求項5】 前記薄膜化する手段としてミセル電解法
を用いることを特徴とする請求項3記載の異方性薄膜の
製造方法。 - 【請求項6】 前記薄膜化する手段として光電気化学的
ミセル薄膜形成法を用いることを特徴とする請求項3記
載の異方性薄膜の製造方法。 - 【請求項7】 前記薄膜化する手段として電着法を用い
ることを特徴とする請求項3記載の異方性薄膜の製造方
法。 - 【請求項8】 前記薄膜化する手段として光重合性モノ
マーに粒子を分散させて行なうことを特徴とする請求項
3記載の異方性薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09989595A JP3576263B2 (ja) | 1994-12-08 | 1995-03-30 | 異方性薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33117194 | 1994-12-08 | ||
| JP6-331171 | 1994-12-08 | ||
| JP09989595A JP3576263B2 (ja) | 1994-12-08 | 1995-03-30 | 異方性薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213233A true JPH08213233A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3576263B2 JP3576263B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=26440991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09989595A Expired - Fee Related JP3576263B2 (ja) | 1994-12-08 | 1995-03-30 | 異方性薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3576263B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1041627A3 (en) * | 1999-03-30 | 2005-12-07 | Polymatech Co., Ltd. | Heat conductive molded body and manufacturing method thereof and semiconductor device |
| CZ305355B6 (cs) * | 2014-06-20 | 2015-08-12 | České Vysoké Učení Technické V Praze, Fakulta Elektrotechnická | Zařízení pro elektrolytické nanášení feromagnetické vrstvy v magnetickém poli |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP09989595A patent/JP3576263B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1041627A3 (en) * | 1999-03-30 | 2005-12-07 | Polymatech Co., Ltd. | Heat conductive molded body and manufacturing method thereof and semiconductor device |
| CZ305355B6 (cs) * | 2014-06-20 | 2015-08-12 | České Vysoké Učení Technické V Praze, Fakulta Elektrotechnická | Zařízení pro elektrolytické nanášení feromagnetické vrstvy v magnetickém poli |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3576263B2 (ja) | 2004-10-13 |
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