JPS6265384A - 3種の相異なる機能化合物の単分子膜を積層してなる光電変換用分子素子 - Google Patents
3種の相異なる機能化合物の単分子膜を積層してなる光電変換用分子素子Info
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- JPS6265384A JPS6265384A JP60203380A JP20338085A JPS6265384A JP S6265384 A JPS6265384 A JP S6265384A JP 60203380 A JP60203380 A JP 60203380A JP 20338085 A JP20338085 A JP 20338085A JP S6265384 A JPS6265384 A JP S6265384A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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、電子受容性化合物、光吸収性化合物、およ
び電子供与性化合物の3種の化合物の単分子膜を積層し
てなる、感応部位の厚さが数10Å〜数100人の範囲
にある超薄膜型の光電変換用分子素子に関するものであ
る。
び電子供与性化合物の3種の化合物の単分子膜を積層し
てなる、感応部位の厚さが数10Å〜数100人の範囲
にある超薄膜型の光電変換用分子素子に関するものであ
る。
(従来技術とその限界)
電子産業における集積度の増大は、素子(ディバイス)
サイズの微小化・極小化を要求しており、このため近年
においては超薄膜型止の分子素子(モレキュラー ディ
バイス)に関する研究が多くなされている。
サイズの微小化・極小化を要求しており、このため近年
においては超薄膜型止の分子素子(モレキュラー ディ
バイス)に関する研究が多くなされている。
即ち、従来の太陽電池や光電変換用素子などは、主とし
てシリコン系のp−n型接合素子を利用したものが多く
、これらの素子では厚さが0.1μm〜1μmであり、
数10Å以下(1μの1/1000以下)の超薄膜化へ
の対応が不可能でおり、このため分子素子が注目されて
いる。
てシリコン系のp−n型接合素子を利用したものが多く
、これらの素子では厚さが0.1μm〜1μmであり、
数10Å以下(1μの1/1000以下)の超薄膜化へ
の対応が不可能でおり、このため分子素子が注目されて
いる。
この種、光電変換用分子素子の研究は、いまだ実用的段
階に至っていないが、例えば、2種類の両親媒性(親水
性基と疎水性基を一分子内に有する)化合物(以下X、
Yという)をLB法(Langmuir−Blodge
tt method。
階に至っていないが、例えば、2種類の両親媒性(親水
性基と疎水性基を一分子内に有する)化合物(以下X、
Yという)をLB法(Langmuir−Blodge
tt method。
膜形成手法)で積層化した系での研究がある。
(M、5AITOet、at、 Th1n 5o1
id Film 、100(1983)117〜1
20)。
id Film 、100(1983)117〜1
20)。
これは、従来の半導体ディバイスと同じ発想に基づき、
p型とn型の有機半導体としてLB膜を利用したもので
あり、この系の膜厚を究極的に薄くすると2種の化合物
(X、Y)の単分子膜が2層にへ積層されたタイプの超
薄膜になる。この薄膜を二つの金属電極(以下(a)、
(b)という)間に形成し、p−n型接合とすると、光
電変換用のディバイスが得られることになる。
p型とn型の有機半導体としてLB膜を利用したもので
あり、この系の膜厚を究極的に薄くすると2種の化合物
(X、Y)の単分子膜が2層にへ積層されたタイプの超
薄膜になる。この薄膜を二つの金属電極(以下(a)、
(b)という)間に形成し、p−n型接合とすると、光
電変換用のディバイスが得られることになる。
この場合、化合物X、Yの単分子膜の配向(X。
Y化合物の間の配向、および電極に対する配向を考慮す
ると、6通りの配向が考えられる)、及び該ディバイス
の電子エネルギ一単位を図示すると、第4図、第5図に
示されるようになる。
ると、6通りの配向が考えられる)、及び該ディバイス
の電子エネルギ一単位を図示すると、第4図、第5図に
示されるようになる。
第4図は、X、Y化合物の単分子膜の配向状態((1)
(11〜(3)(3′)の6通りの配向状態)を、第5
図(1)〜(3)は、Y化合物が光を吸収する場合の電
子エネルギ一単位を、また第5図(4)は、X化合物が
光を吸収する場合の電子エネルギ一単位を、それぞれ示
す。
(11〜(3)(3′)の6通りの配向状態)を、第5
図(1)〜(3)は、Y化合物が光を吸収する場合の電
子エネルギ一単位を、また第5図(4)は、X化合物が
光を吸収する場合の電子エネルギ一単位を、それぞれ示
す。
そこで、この系において、特に電子移動の素過程を考察
すると、次のようになる。
すると、次のようになる。
(1)Yが光を吸収する場合(第5図(1)〜・第1段
階 Y十hν(光の吸収)→ Y(励起種) ・第2段階 ’r’+X−+Y’−+−)C・第3段階
Y’十e ((b)電極)→Y尺→e((a)電極)
十X (ii ) Xが光を吸収する場合(第5図(4))・
第1段階 X十hν(光の吸収)→ f(励起種) ・第2段階 X”+Y−+に+Y’ ・第3段階 K−+X+e ((a)電極)Y”+e
((b)電極)→Y 以上の考察の如く、YまたはXが光を吸収するどちらの
場合においても、励起種(Y’またはf)が直接電極(
(a)、(b))に接触しているため、励起種と電極と
の逆電子移動反応が速く(第5図(1)および(4)の
−一→方向の反応)光電変換効率を悪化させている。従
って、この種の分子素子(モレキュラー ディバイス)
では実用に耐えられないという問題が有る。
階 Y十hν(光の吸収)→ Y(励起種) ・第2段階 ’r’+X−+Y’−+−)C・第3段階
Y’十e ((b)電極)→Y尺→e((a)電極)
十X (ii ) Xが光を吸収する場合(第5図(4))・
第1段階 X十hν(光の吸収)→ f(励起種) ・第2段階 X”+Y−+に+Y’ ・第3段階 K−+X+e ((a)電極)Y”+e
((b)電極)→Y 以上の考察の如く、YまたはXが光を吸収するどちらの
場合においても、励起種(Y’またはf)が直接電極(
(a)、(b))に接触しているため、励起種と電極と
の逆電子移動反応が速く(第5図(1)および(4)の
−一→方向の反応)光電変換効率を悪化させている。従
って、この種の分子素子(モレキュラー ディバイス)
では実用に耐えられないという問題が有る。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、前記した従来の分子素子にみられる光電変換
効率の低さを克服した、光電変換効率の高い超薄膜型の
光電変換用分子素子を提供しようとするものである。
効率の低さを克服した、光電変換効率の高い超薄膜型の
光電変換用分子素子を提供しようとするものである。
(問題点を解決するための具体的な手段)本発明者らは
、前記した従来の問題点を解決すべく鋭意検討を加えた
結果、2種類の両親媒性化合物の単分子膜の接合に代え
て、電子供与性化合物、光吸収性化合物、および電子受
容性化合物として位置づけられる3種の化合物の単分子
膜を、励起分子(光吸収性化合物)が直接電極と接触し
ないように、電極間に積層して光電変換用分子素子とす
ると、光電変換効率の大幅な改善が図られるということ
をみいだし、本発明に至った。
、前記した従来の問題点を解決すべく鋭意検討を加えた
結果、2種類の両親媒性化合物の単分子膜の接合に代え
て、電子供与性化合物、光吸収性化合物、および電子受
容性化合物として位置づけられる3種の化合物の単分子
膜を、励起分子(光吸収性化合物)が直接電極と接触し
ないように、電極間に積層して光電変換用分子素子とす
ると、光電変換効率の大幅な改善が図られるということ
をみいだし、本発明に至った。
以下、本発明の具体的な構成について詳しく説明する。
本発明になる光電変換用分子素子の中核的な技術思想は
、前記した如く、電極間に、電子受容性化合物、光吸収
性化合物、および電子供与性化合物のそれぞれの単分子
膜を、励起分子(光吸収性化合物)が直接電極と接触し
ないように、即ち、一方の電極に対して、前記した順序
(電極−電子受容性化合物一光吸収性化合物一電子供与
性化合物の順序)で、または逆の順序(電極−電子供与
性化合物一光吸収性化合物一電子受容性化合物の順序)
で積層させるという点にある。
、前記した如く、電極間に、電子受容性化合物、光吸収
性化合物、および電子供与性化合物のそれぞれの単分子
膜を、励起分子(光吸収性化合物)が直接電極と接触し
ないように、即ち、一方の電極に対して、前記した順序
(電極−電子受容性化合物一光吸収性化合物一電子供与
性化合物の順序)で、または逆の順序(電極−電子供与
性化合物一光吸収性化合物一電子受容性化合物の順序)
で積層させるという点にある。
従って、前記した3種の化合物を分子レベルで規則正し
く、積層配置させる製膜手段は二次的なものであり、い
ずれの製膜技術も使用可能である。
く、積層配置させる製膜手段は二次的なものであり、い
ずれの製膜技術も使用可能である。
例えば、蒸着法、固体表面の化学修飾法(シランカップ
リング剤などを利用した、固体表面への化学結合による
単分子膜の形成方法〉、前記したLB法などが使用され
る。
リング剤などを利用した、固体表面への化学結合による
単分子膜の形成方法〉、前記したLB法などが使用され
る。
以下、本発明の具体的構成の説明においては、説明の便
宜上、単分子膜形成手段としてLt3法を採用した場合
について行なうが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
宜上、単分子膜形成手段としてLt3法を採用した場合
について行なうが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
本発明になる、光電変換用分子素子に適用される前記し
た3種の化合物とは、次のものである。
た3種の化合物とは、次のものである。
(1)電子供与(an electron d。
nor)性で、かつ、両親媒性の化合物(以下、D化合
物という) (2)光吸収(a 5enSitiSer)性で、か
つ、両1′J2媒性の化合物(以下、S化合物という) (3)電子受容(an electron acc
eptor)性で、かつ、両親媒性の化合物(以下、A
化合物という) 前記したA、S、D化合物は、LB模法により、各単分
子膜を電極上に移し取っていくため、それぞれが両親媒
性でなければならない。
物という) (2)光吸収(a 5enSitiSer)性で、か
つ、両1′J2媒性の化合物(以下、S化合物という) (3)電子受容(an electron acc
eptor)性で、かつ、両親媒性の化合物(以下、A
化合物という) 前記したA、S、D化合物は、LB模法により、各単分
子膜を電極上に移し取っていくため、それぞれが両親媒
性でなければならない。
前記した従来技術との対照・比較のために、本発明にな
るA、S、D積層LB膜および積層膜素子における電子
エネルギー準位を概念説明的に図示すると、第1図(a
)、(b)のようになる。
るA、S、D積層LB膜および積層膜素子における電子
エネルギー準位を概念説明的に図示すると、第1図(a
)、(b)のようになる。
第1図(a)においては、○、○は、親水性基部を、ロ
、:=コは疎水性基部をそれぞれ示す。
、:=コは疎水性基部をそれぞれ示す。
また、第1図(b)はに示される本発明になる分子素子
の電子エネルギー準位において、特に電子移動反応の素
過程を中心にみると、次のようになる。
の電子エネルギー準位において、特に電子移動反応の素
過程を中心にみると、次のようになる。
■ 光の吸収反応
S+hν(光の吸収)→ず(励起種)
■ 順方向の電子移動反応(第1図(b)の矢印方向の
反応) ダ+A−+S’十へ s’+o−+g+σ ε+D−+S+げ S”+A→S+A A−+A+e ((a)電極) げ+e ((b)電極)→D ■ 逆方向の電子移動反応(図示せず)A+S’→A+
S S+げ→S+D ■ 逆方向の電子移動反応(図示せず)へ十げ→A+D S’+e ((a)電極〉→S 5→3+e ((b)電極) ここで、本発明の特徴を前記した電子移動反応に則して
記述すると、A−3−Dの積層構造を採用することによ
り、前記■の順方向の電子移動反応に対し、 ・ 前記■の逆電子移動反応の抑制(これは、相対的な
電子エネルギー準位を適当に設計することにより、該逆
電子移動反応と競争する、S’+D−’S+σ S−+A−+S+A の電子移動反応の速度を速くしたことによる。
反応) ダ+A−+S’十へ s’+o−+g+σ ε+D−+S+げ S”+A→S+A A−+A+e ((a)電極) げ+e ((b)電極)→D ■ 逆方向の電子移動反応(図示せず)A+S’→A+
S S+げ→S+D ■ 逆方向の電子移動反応(図示せず)へ十げ→A+D S’+e ((a)電極〉→S 5→3+e ((b)電極) ここで、本発明の特徴を前記した電子移動反応に則して
記述すると、A−3−Dの積層構造を採用することによ
り、前記■の順方向の電子移動反応に対し、 ・ 前記■の逆電子移動反応の抑制(これは、相対的な
電子エネルギー準位を適当に設計することにより、該逆
電子移動反応と競争する、S’+D−’S+σ S−+A−+S+A の電子移動反応の速度を速くしたことによる。
なお、こ(D点は、J、 Am、Chem、Soc、
、VOL106.Nα10(1984)3047により
支持されるところである。)・ 前記■の逆電子移動反
応の抑制(これは、A−0間、(a)電極−8間、(b
)電極−8間の距離が大きいからである。なお、この点
は、T、A9Moore et、al、、NATUR
E、VOL、307 (1984)630により支持さ
れるところである。) を行なうという分子設計的思想を積極的に生かしており
、これにより光電変換効率を改善している点である。
、VOL106.Nα10(1984)3047により
支持されるところである。)・ 前記■の逆電子移動反
応の抑制(これは、A−0間、(a)電極−8間、(b
)電極−8間の距離が大きいからである。なお、この点
は、T、A9Moore et、al、、NATUR
E、VOL、307 (1984)630により支持さ
れるところである。) を行なうという分子設計的思想を積極的に生かしており
、これにより光電変換効率を改善している点である。
なお、第1図(a)には、(a>電極に対してA−3−
D空間配置が示されているが、(a)電極に対し、D−
3−Aの空間配置で3種の化合物の単分子膜を積層して
もよいことはいうまでもない。
D空間配置が示されているが、(a)電極に対し、D−
3−Aの空間配置で3種の化合物の単分子膜を積層して
もよいことはいうまでもない。
次に、本発明のになる光電変換用分子素子を構成する、
A、S、Dの具体的な化合物について説明する。
A、S、Dの具体的な化合物について説明する。
OA化合物(電子受容性で、かつ、両親媒性化合物)に
ついて; この化合物としては、電子親和力の強いものであれば、
いずれも使用されるが、安定なものとしては、ビオロゲ
ン誘導体、キノン類、ニトロ化合物などの電子受容性の
高い化合物が利用される。
ついて; この化合物としては、電子親和力の強いものであれば、
いずれも使用されるが、安定なものとしては、ビオロゲ
ン誘導体、キノン類、ニトロ化合物などの電子受容性の
高い化合物が利用される。
(1)ビオロゲン誘導体(下記、構造式参照)(ここで
、 X=CI−、B r−、CIσ4などの1価陰イオン、
あるいは2つのKの代りに1つのSo; 、cd′Sな
どの2価陰イオン R1=R+の場合、 ビオロゲン誘導体を水不溶性にするた め、長鎖の炭化水素残基とする。
、 X=CI−、B r−、CIσ4などの1価陰イオン、
あるいは2つのKの代りに1つのSo; 、cd′Sな
どの2価陰イオン R1=R+の場合、 ビオロゲン誘導体を水不溶性にするた め、長鎖の炭化水素残基とする。
例えば、
Cn トhn++ −
(n−12〜20の整数)
RI−R2の場合
一方が短鎖、他方が長鎖の炭化水素残
基とする。
例えば、
R1−CH3、C2R5、など
R2−(CH2) m CON (C。
H2n++)2
m≧2
n−12〜20の整数)
具体的には、下式で示されるN−エチル−N−(3−プ
ロピルアミド−Nll 、 N II−ジ(n−オクタ
デシル))−4,4=−ビピリジン ジブロマイド (以下、A−1化合物という) (11)キノン類 キノン系化合物、例えば の誘導体が使用される。
ロピルアミド−Nll 、 N II−ジ(n−オクタ
デシル))−4,4=−ビピリジン ジブロマイド (以下、A−1化合物という) (11)キノン類 キノン系化合物、例えば の誘導体が使用される。
アントラキノンの誘導体として、次のものが使用される
; ◎ アミド誘導体 また、前記■〜O化合物のi 部分δ を、ベンゾキノン残基、ナフトキノン残基、ジュロキノ
ン残基で置換したものも使用される。
; ◎ アミド誘導体 また、前記■〜O化合物のi 部分δ を、ベンゾキノン残基、ナフトキノン残基、ジュロキノ
ン残基で置換したものも使用される。
(iii )ニトロ化合物
o−、m−、p−ジニトロベンゼン、5゜6−または5
.8−ジニトロナフタリンの誘導体。
.8−ジニトロナフタリンの誘導体。
例えば、p−ジニトロベンゼン誘導体として、次のもの
が使用される: #01 (1v)シアン化合物 シアン基含有化合物として、例えば、テトラシアノキノ
ジメチド(TCNQ)(下記(1)式)テトラシアノナ
フトキノジメセン(TNAP>(下記(2)式)の誘導
体が使用される。
が使用される: #01 (1v)シアン化合物 シアン基含有化合物として、例えば、テトラシアノキノ
ジメチド(TCNQ)(下記(1)式)テトラシアノナ
フトキノジメセン(TNAP>(下記(2)式)の誘導
体が使用される。
(1) (2>
OS化合物(光吸収性・光感応性で、かつ両親媒性化合
物)について; (1)ピレン、ペリレン、コロネンなどの多核の芳香族
炭化水素化合物の誘導体が使用される。
物)について; (1)ピレン、ペリレン、コロネンなどの多核の芳香族
炭化水素化合物の誘導体が使用される。
(ピレン) (ペリレン) (コロネン)例えば、
下記一般式で示されるピレン誘導体および該誘導体のピ
レン残基を、ペリレン残基、コロネン残塁で置換したも
の。
下記一般式で示されるピレン誘導体および該誘導体のピ
レン残基を、ペリレン残基、コロネン残塁で置換したも
の。
具体的には、上記一般式でn−9,の10−(1−ピレ
ン)デカンM(以下、S−1化合物という)が使用され
る。
ン)デカンM(以下、S−1化合物という)が使用され
る。
(11)ポルフィリン系化合物
下記一般式で示されるポルフィリン系化合物の誘導体が
使用される。
使用される。
例えば、
(() X、 Y、 z=−o W=−@−cop
y@ X、 Y、 Z−合CHs W−(ト=”01X
−1価の陰イオン n−12〜20 (山)フタロンアニン系化合物 (iV)増感色素化合物、 例えば、シアニン色素、チオシアニン色素、キサンチン
色素系化合物の誘導体が使用される。
y@ X、 Y、 Z−合CHs W−(ト=”01X
−1価の陰イオン n−12〜20 (山)フタロンアニン系化合物 (iV)増感色素化合物、 例えば、シアニン色素、チオシアニン色素、キサンチン
色素系化合物の誘導体が使用される。
(V)金属錯体色素化合物
例えば、下記で示されるルテニウムトリスビピリジン錯
体の誘導体が使用される。
体の誘導体が使用される。
OD化合物(電子供与性で、かつ両親媒性化合物)につ
いて; この化合物としては、電子供与性が高いもの、即ち、イ
オン化ポテンシャルの低い化合物であれば、いずれでも
使用されるが、安定なものとしては以下に示す(1)メ
タロセン、(11)アニリン、(由)カルバゾール テトラチオフルバリンの誘導体が使用される。
いて; この化合物としては、電子供与性が高いもの、即ち、イ
オン化ポテンシャルの低い化合物であれば、いずれでも
使用されるが、安定なものとしては以下に示す(1)メ
タロセン、(11)アニリン、(由)カルバゾール テトラチオフルバリンの誘導体が使用される。
(1)メタロセン誘導体
例えば、下記一般式で示されるフェロセン誘導体。
1−e A Fe
Fe( /) (a)
(υ CリタデシtQ−
1.1=〜フェロセンジカルボンアミド(以下D−1化
合物という) (ii)N,N−ジメチルアニリン誘導体(山)カルバ
ゾール誘導1本 (iV)フェナジン誘導体 下記一般式で示されるフェナジン誘導体が使用される。
Fe( /) (a)
(υ CリタデシtQ−
1.1=〜フェロセンジカルボンアミド(以下D−1化
合物という) (ii)N,N−ジメチルアニリン誘導体(山)カルバ
ゾール誘導1本 (iV)フェナジン誘導体 下記一般式で示されるフェナジン誘導体が使用される。
(V)テトラチオフルバリン(TTF>誘導体下記一般
式で示されるTTFの誘導体が使用される。
式で示されるTTFの誘導体が使用される。
以上、A.S,Dについて比較的低分子量の化合物につ
いて説明してきたが、本発明の技術思想を逸脱しない限
り、単分子膜程度に展開できる両親媒性の高分子材料も
使用される。即も、高分子材料の繰返し単位内にA,S
またはD機能を有するものを側鎖(ペンダント)として
有し、それ以外に疎水性部分と親水性部分を有する高分
子が使用される。
いて説明してきたが、本発明の技術思想を逸脱しない限
り、単分子膜程度に展開できる両親媒性の高分子材料も
使用される。即も、高分子材料の繰返し単位内にA,S
またはD機能を有するものを側鎖(ペンダント)として
有し、それ以外に疎水性部分と親水性部分を有する高分
子が使用される。
次に、前記したA,S,D化合物のそれぞれの単分子膜
を電極上に積層する点の構成について説明する。
を電極上に積層する点の構成について説明する。
まず、本発明になる光電変換用分子素子を構成する電極
材料としては、 一AU,Ag,Pt,A Iなトノ金Jl’膜(コレは
、光を通すように充分に薄クシたもの)・SnO2,I
rx20sなどの半導体薄膜が使用される。なお、電極
(a>、(b>を薄く構成する必要から、蒸着技術の適
用により製作される金属薄膜電極のほうが好ましい。
材料としては、 一AU,Ag,Pt,A Iなトノ金Jl’膜(コレは
、光を通すように充分に薄クシたもの)・SnO2,I
rx20sなどの半導体薄膜が使用される。なお、電極
(a>、(b>を薄く構成する必要から、蒸着技術の適
用により製作される金属薄膜電極のほうが好ましい。
その際、電極は、光透過性の透明板(シリカ。
アルミナ板など)の上に構成される。
また、A,S.Dの3種の化合物の単分子膜から積層膜
を形成するには、LB膜形成装置を用い、前記した電極
固体表面上に、各単分子膜を移し取る。
を形成するには、LB膜形成装置を用い、前記した電極
固体表面上に、各単分子膜を移し取る。
その際、膜の安定化のために、必要に応じて高級脂肪t
li (CnH2 n + 、COOH.n−15。
li (CnH2 n + 、COOH.n−15。
17、19など)またはそのCa塩、Cd塩などの塩を
混合してもよい。そして、LB膜形成装置において、各
化合物は凝縮単分子膜を形成しうる表面圧に維持される
。この表面圧はA−1.3−1、D−1化合物トアラキ
シンr!i(CI−lH別COO)−1)との混合系に
おける表面圧−(1分子当りの)面積の等温曲線を示す
第2図から明らかのように、いずれの膜も凝縮単分子膜
を形成していることがわかる。
混合してもよい。そして、LB膜形成装置において、各
化合物は凝縮単分子膜を形成しうる表面圧に維持される
。この表面圧はA−1.3−1、D−1化合物トアラキ
シンr!i(CI−lH別COO)−1)との混合系に
おける表面圧−(1分子当りの)面積の等温曲線を示す
第2図から明らかのように、いずれの膜も凝縮単分子膜
を形成していることがわかる。
第2図において、a 曲線はA−1化合物の、b 曲線
はD−1化合物の、C曲線はS−1化合物とアラキシン
酸の1:2混合系の、ざらに0曲線はS−1化合物の、
表面圧−1分子当り面積曲線(等温線)である。
はD−1化合物の、C曲線はS−1化合物とアラキシン
酸の1:2混合系の、ざらに0曲線はS−1化合物の、
表面圧−1分子当り面積曲線(等温線)である。
LB膜形成装置で、この凝縮単分子膜を形成している単
分子膜を電極面上に、約10〜60d yn/cm、好
ましくは20〜40dyn/cmの表面圧で垂直浸漬法
および水平付着法を併用して移し取り、第1図(a)に
示すようなA、S、D化合物の配向を規制した積層膜を
得ることができる。
分子膜を電極面上に、約10〜60d yn/cm、好
ましくは20〜40dyn/cmの表面圧で垂直浸漬法
および水平付着法を併用して移し取り、第1図(a)に
示すようなA、S、D化合物の配向を規制した積層膜を
得ることができる。
なお、前記のようにして電極面上にA−3−D単分子膜
を積層したものにおいて、その安定化を図るために、単
分子膜を固体表面に移し取り幾層にも重ねた累積膜を取
り扱う研究分野において、既に周知の安定化技法(重合
などの高分子化による)が用いられることはいうまでも
ないことである。
を積層したものにおいて、その安定化を図るために、単
分子膜を固体表面に移し取り幾層にも重ねた累積膜を取
り扱う研究分野において、既に周知の安定化技法(重合
などの高分子化による)が用いられることはいうまでも
ないことである。
次に、本発明になる光電変換用分子素子について、実施
例にもとづいて更に詳しく説明する。
例にもとづいて更に詳しく説明する。
(実施例)
(1)A−1,3−1,D−1化合物の調整(+>A−
1化合物の調整 A−1化合物であるN−エチル−N−−(3−プロピル
アミド−Nll 、 NLI−ジ(n−オクタデシル)
)−4,4”−ビビリジンジブロマイドは、J、Am、
Chem、S。
1化合物の調整 A−1化合物であるN−エチル−N−−(3−プロピル
アミド−Nll 、 NLI−ジ(n−オクタデシル)
)−4,4”−ビビリジンジブロマイドは、J、Am、
Chem、S。
C,、VOL、104.Nα20 (1982)535
2に記載の方法により合成した。
2に記載の方法により合成した。
(ii>3 1化合物の調整
S−1化合物である10−(1−ピレン)デカン酸は、
モレキュラーブロー7社製のものを使用した。
モレキュラーブロー7社製のものを使用した。
ジノL)−1,1乙−フェロセンジカルボンアミドは、
次のように合成した。
次のように合成した。
オクタデシルアミンの2分子とフェロセンジカルボン酸
の1分子とのアミド粘合により2本の炭化水素鎖を結合
させた。
の1分子とのアミド粘合により2本の炭化水素鎖を結合
させた。
即ち、1.1=−フェロセンジカルボン酸をまず五塩化
リンと反応させ、1.1′−フェロセンジカルボン酸の
酸クロライトイ本を得る。次いでn−オクタデシルアミ
ンと縮合させて、最終目的物を得た。
リンと反応させ、1.1′−フェロセンジカルボン酸の
酸クロライトイ本を得る。次いでn−オクタデシルアミ
ンと縮合させて、最終目的物を得た。
(2)積層膜の調整
◎ 電極として、石英板上に金(Au>を蒸着したもの
を使用した。なお、石英には、予めCr(クロム)を薄
く蒸着しておき、金の石英への密着性を高めるようにし
た。
を使用した。なお、石英には、予めCr(クロム)を薄
く蒸着しておき、金の石英への密着性を高めるようにし
た。
◎ LB膜形成装置に、各化合物のクロロホルム溶液を
滴下し、単分子膜を展開し、次いで約30dVn/c1
7!の表面圧になるまで圧縮する。
滴下し、単分子膜を展開し、次いで約30dVn/c1
7!の表面圧になるまで圧縮する。
そして、垂直浸漬法あるいは水平付着法により、前記電
極板上に単分子膜を移し取った。
極板上に単分子膜を移し取った。
◎ 即ち、前記電極板を、LB膜用トラフでまず1回上
下して(垂直浸漬法)、電極の上昇時にA−1化合物の
単分子膜を移し取る。
下して(垂直浸漬法)、電極の上昇時にA−1化合物の
単分子膜を移し取る。
次いで、S−1化合物単分子膜を水平付着法により、A
−1化合物単分子膜上に積層する。
−1化合物単分子膜上に積層する。
最後に、D−1化合物単分子膜を垂直浸漬法により、S
−1化合物単分子膜上に積層した。
−1化合物単分子膜上に積層した。
以上の操作により、第1図(a>に示されるような、(
金電極)−(A−1)−(S−1>−(D−1>の積層
電極が作成される。
金電極)−(A−1)−(S−1>−(D−1>の積層
電極が作成される。
この積層電極を完全なものにするためには、更に金を蒸
着し、ドライサンドイッチセルとすればよい。
着し、ドライサンドイッチセルとすればよい。
(3)光電流の測定
本測定は、ドライサンドイッチセルではなく、簡単のた
めに、前記の(金電極)−(A−1)−(S−1> −
(D−1>積層電極を用いた。
めに、前記の(金電極)−(A−1)−(S−1> −
(D−1>積層電極を用いた。
即ち、前記積層電極を1MのKC1溶液に接触させ、石
英基板の側から光を照射して光電流を測定した。
英基板の側から光を照射して光電流を測定した。
光は、500Wキセノンランプの光を分光器で分光し、
波長325nm〜360nmまでの光(紫外光)を照射
した。結果を第3図(a)、(b)に示す。
波長325nm〜360nmまでの光(紫外光)を照射
した。結果を第3図(a)、(b)に示す。
第3図(a)は、アノード光電流である。また、第3図
(b)は、金蒸着電極上に、(D−1) −(S−1>
−(A−’l )の順で積層した場合の、光電流の測
定結果であり、期待通りの逆向きの光電流が観測された
。第3図に示されたように、本実施例の積層電極、即ち
光電変換用分子素子は、光照射時に速い立ち上がり、立
ち下がりが観測され、その優秀性が分る。
(b)は、金蒸着電極上に、(D−1) −(S−1>
−(A−’l )の順で積層した場合の、光電流の測
定結果であり、期待通りの逆向きの光電流が観測された
。第3図に示されたように、本実施例の積層電極、即ち
光電変換用分子素子は、光照射時に速い立ち上がり、立
ち下がりが観測され、その優秀性が分る。
以上の実施例の他に、S化合物として、α、β。
γ−トリフェニルーδ−(4−カルボキシフェニル)ポ
ルフィリンを用い、同様にして光電変換用分子素子を作
ると、ポルフィリンの吸収帯である可視光線部分で安定
な光電変換用分子素子が得られる。
ルフィリンを用い、同様にして光電変換用分子素子を作
ると、ポルフィリンの吸収帯である可視光線部分で安定
な光電変換用分子素子が得られる。
(発明の効果)
本発明になる、電極間にA−3−D単分子膜を積層して
なる光電変換用分子素子は、前記した如く、光照射時の
光感応性(photo resDonse)が極めて
良好なこと、即ち、光照射時の電流に速い立ら上がり、
立ら下がりが観測され、かつ、その超薄膜性と合わせて
、実用的な分子素子(モレキュラ ディバイス)として
期待される。
なる光電変換用分子素子は、前記した如く、光照射時の
光感応性(photo resDonse)が極めて
良好なこと、即ち、光照射時の電流に速い立ら上がり、
立ら下がりが観測され、かつ、その超薄膜性と合わせて
、実用的な分子素子(モレキュラ ディバイス)として
期待される。
第1図(a)は、本発明になる電極間にA−8−D3種
化合物の単分子膜を積層した光電変換用分子素子の概念
説明図(縦断面図)を、第1図(b)は、第1図(a)
の素子の電子エネルギ一単位を、第2図は、凝縮単分子
膜の表面圧−1分子当りの面積曲線を、第3図は、本発
明になる光電変換用分子素子の光電流一時間曲線を示す
ものである。 また、第4図は、従来のX−Y2種化合物の単分子膜を
積層してなる光電変換素子の概念説明図(縦断面図)を
、第5図は、第4図の素子の電子エネルギー準位を示す
。 特許出願人 新技術開発事業団 代理人 弁理士 水 野 喜 夫 第1図@ A S D 1分子Wrり山積(A’/mo l ecu l e)
時111!(秒) 第4 !in u*ii* (1)(丁)
(2ン(2′)r3>(3’) Y 第5図従来ti術
化合物の単分子膜を積層した光電変換用分子素子の概念
説明図(縦断面図)を、第1図(b)は、第1図(a)
の素子の電子エネルギ一単位を、第2図は、凝縮単分子
膜の表面圧−1分子当りの面積曲線を、第3図は、本発
明になる光電変換用分子素子の光電流一時間曲線を示す
ものである。 また、第4図は、従来のX−Y2種化合物の単分子膜を
積層してなる光電変換素子の概念説明図(縦断面図)を
、第5図は、第4図の素子の電子エネルギー準位を示す
。 特許出願人 新技術開発事業団 代理人 弁理士 水 野 喜 夫 第1図@ A S D 1分子Wrり山積(A’/mo l ecu l e)
時111!(秒) 第4 !in u*ii* (1)(丁)
(2ン(2′)r3>(3’) Y 第5図従来ti術
Claims (6)
- (1)電極間に、電子受容性化合物、光吸収性化合物、
および電子供与性化合物のそれぞれ の単分子膜を一方の電極に対して前記した 順序で、または逆の順序で積層になる光電 変換用分子素子。 - (2)電子受容性化合物、光吸収性化合物、および電子
供与性化合物のそれぞれが両親媒性 の化合物である特許請求の範囲第1項記載 の光電変換用分子素子。 - (3)電子受容性で、かつ両親媒性の化合物がN−エチ
ル−N′−〔3−プロピルアミド −N″,N″−ジ(n−オクタデシル)〕 4,4′−ビピリジン ジブロマイド で あり、 光吸収性で、かつ両親媒性の化合物が 10−(1−ピレン)デカン酸であり、 電子供与性で、かつ両親媒性の化合物が N,N′−ジ(n−オクタデシル)−1, 1′−フェロセンジカルボンアミドである 特許請求の範囲第2項記載の光電変換用分 子素子。 - (4)積層膜の厚さが、数10Å〜数100Åである特
許請求の範囲第1項、または第2項 記載の光電変換用分子素子。 - (5)電極材料が、可視光、紫外光を通す金、銀、白金
、アルミニウムの金属蒸着膜系電極で ある特許請求の範囲第1項、または第2項 記載の光電変換用分子素子。 - (6)電極材料が、可視光、紫外光を通すIn_2O_
3、SnO_2の半導体系電極である特許請求の範囲第
1項、または第2項記載の光 電変換用分子素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203380A JPH0799781B2 (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 3種の相異なる機能化合物の単分子膜を積層してなる光電変換用分子素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203380A JPH0799781B2 (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 3種の相異なる機能化合物の単分子膜を積層してなる光電変換用分子素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6265384A true JPS6265384A (ja) | 1987-03-24 |
| JPH0799781B2 JPH0799781B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=16473077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60203380A Expired - Lifetime JPH0799781B2 (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 3種の相異なる機能化合物の単分子膜を積層してなる光電変換用分子素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799781B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03171779A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 光強度の変化を電気信号に変換する方法 |
| JPH03171778A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 光機能素子 |
| JPWO2003078384A1 (ja) * | 2002-03-15 | 2005-07-14 | 富士通株式会社 | 多座配位子、複核金属錯体、金属錯体鎖、及び金属錯体集積構造物 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153183A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイオ−ド |
| JPS60165768A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | 光電変換素子 |
-
1985
- 1985-09-17 JP JP60203380A patent/JPH0799781B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153183A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイオ−ド |
| JPS60165768A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | 光電変換素子 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03171779A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 光強度の変化を電気信号に変換する方法 |
| JPH03171778A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 光機能素子 |
| JPWO2003078384A1 (ja) * | 2002-03-15 | 2005-07-14 | 富士通株式会社 | 多座配位子、複核金属錯体、金属錯体鎖、及び金属錯体集積構造物 |
| US7488819B2 (en) | 2002-03-15 | 2009-02-10 | Fujitsu Limited | Multidentate ligand |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0799781B2 (ja) | 1995-10-25 |
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