DE69322339T2

DE69322339T2 - 1-Pyrrolylsiliziumverbindungen, hieraus geformter, ultradünner, chemisch adsorbierter Film und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69322339T2
Application number: DE69322339T
Authority: DE
Inventors: Mikio Shinetsu Kagaku Kogyo Co. Lt Joetsu-Shi Nigata 943 Endo; Toshinobu Shinetsu Kagaku Kogyo Co. Ltd Joetsu-Shi Nigata 942 Ishihara; Tohru Shinetsu Kagaku Kogyo Co. Lt Joetsu-Shi Nigata 942 Kubota; Norihisa Matsushita Elec. Ind. Co.Ltd. Settsu-Shi Osaka 566 Mino; Kazufumi Matsushita Elec. Ind. Co.Ltd. Nara-Shi Nara 630 Ogawa; Katsuya Shinetsu Kagaku Kogyo Co. Ltd Joetsu-Shi Nigata 942 Takemura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: DE69322339D1; EP0588237B1; JP2771926B2; JPH0693253A; US5455360A; EP0588237A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein neues Material - eine Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen - und ein Verfahren zu dessen Herstellung, sowie einen ultradünnen, chemisch adsorbierten Film, umfassend die Verbindung, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Diese Erfindung betrifft auch einen ultradünnen Film eines Siliziumpolypyrrolderivats und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Polypyrrol ist als ein organischer, leitender, ultradünner Film bekannt. Ein leitendes Polypyrrol kann durch elektrolytische Polymerisation eines Pyrrolderivats erzeugt werden. Dieses leitende Polypyrrol ist bei elektronischen Geräten, wie Dioden und Feldeffekttransistoren, und bei optoelektronischen Geräten einschließlich elektrochromen Elementen, optischen Speicherelementen und dergleichen angewendet worden. Wegen der jüngsten Miniaturisierung der Geräte müssen folglich die leitenden Filme dünner gemacht werden. Es ist auch ein Ziel gewesen, ein Pyrrolderivat zu entwickeln, das einen leitenden, ultradünnen Film viel leichter und viel beständiger als andere Materialien erzeugen kann.
Das Erzeugen eines leitenden, ultradünnen Films auf einer Substratoberfläche unter Verwendung eines Pyrrolderivats kann durch folgende Vorgehensweise geschehen:
Bereitstellen eines Monomers durch Binden langkettiger organischer Reste an Pyrrol; Erzeugen eines monomolekularen Monomerfilms auf einer Substratoberfläche durch das Langmuir-Blodgett-Verfahren (LB-Verfahren); und
Polymerisieren des Films auf der Substratoberfläche.
Jedoch ist im Fall dieses herkömmlichen Pyrrolderivats der monomolekulare Film selbst durch das LB-Verfahren am Substrat lediglich physikalisch adsorbiert. Es ist auch wahrscheinlich, daß das Monomer vor oder während des Polymerisationsverfahrens verdampft oder zerstreut wird. Deshalb war es schwierig, einen vollständig optimal leitenden, ultradünnen Film zu erzeugen.
Um die vorstehend angemerkten Probleme zu lösen, sind es die Aufgaben dieser Erfindung, eine neue Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen, - ein Pyrrolderivat, das einfach und fest auf einer Substratoberfläche einen adsorbierten monomolekularen Film erzeugen kann - und ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen; einen chemisch adsorbierten, ultradünnen Film, umfassend die vorstehend erwähnte Siliziumverbindung, zu erzeugen und ein Herstellungsverfahren dafür; und einen ultradünnen Polypyrrolderivatfilm unter Verwendung des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films zu erzeugen und ein Herstellungsverfahren dafür. Der erfindungsgemäße chemisch adsorbierte, ultradünne Film umfaßt I-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen der Formel 1:
(wobei n für eine ganze Zahl von 6 bis 30 steht)
Der erfindungsgemäße leitende, ultradünne Polypyrrolfilm wird durch ringöffnende Polymerisation der Pyrrolylgruppen des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen, erzeugt.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen chemisch adsorbierten, ultradünnen Films ist ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch adsorbierten, ultradünnen Films auf einer Substratoberfläche mit aktiven Wasserstoffatomen, das umfaßt:
Inkontaktbringen einer chemischen Verbindung der nachstehenden Formel 2 mit den aktiven Wasserstoffatomen auf der Substratoberfläche in einer Flüssig- oder Gasphasenatmosphäre, dadurch Bewirken einer Dehydrochlorierung oder einer Alkoholeliminierung und Erzeugen eines chemisch adsorbierten, ultradünnen Films, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen, auf der Substratoberfläche.
(wobei X¹, X² und X³ gleich oder verschieden sein können und für ein Halogenatom oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen; n für eine ganze Zahl von 6 bis 30 steht)
In dieser Erfindung wird bevorzugt, daß nach der Erzeugung des vorstehend erwähnten chemisch adsorbierten, ultradünnen Films der Film in eine Elektrolytlösung eingetaucht und dort gehalten wird, um den Film durch elektrolytische Polymerisation zu polymerisieren. In dieser Erfindung wird auch bevorzugt, daß nach der Erzeugung des vorstehend erwähnten chemisch adsorbierten, ultradünnen Films der Film in eine katalytische Lösung eingetaucht und dort gehalten wird, um den Film durch katalytische Polymerisation zu polymerisieren.
Die erfindungsgemäße neue chemische Verbindung ist ein Material, das zur Herstellung eines chemisch adsorbierten, ultradünnen Films, umfassend die 1-Pyrrolyl- und Siliziumgrup pen der Formel 1, verwendet wird und die 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen der Formel 3 umfaßt:
(wobei X¹, X² und X³ gleich oder verschieden sind und für ein Halogenatom oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen; n für eine ganze Zahl von 6 bis 30 steht)
Das Verfahren zur Herstellung des Materials, das zur Herstellung des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen, verwendet wird, besteht aus Zugeben und Umsetzen eines ω-(1-Pyrrolyl)-1-alkens der Formel 4 mit einem Siliziumhydrid der Formel 5 in Gegenwart eines Übergangsmetallkatalysators.
(wobei m für eine ganze Zahl von 4 bis 28 steht)

Formel 5

HSiX¹X²X³
(wobei X¹, X² und X³ gleich oder verschieden sind und für ein Halogenatom oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen)
Die Si-X-Gruppen der erfindungsgemäßen Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen, werden mit Hydroxygruppen auf der Substratoberfläche umgesetzt. In einer anderen Ausführungsform wird auf Grund des Kontakts der Si-X-Gruppen mit den Hydroxygruppen Hydrolyse bewirkt. Als Folge werden kovalente Bindungen, wie Siloxanbindungen, auf der Substratoberfläche geschaffen, und die Verbindung wird chemisch an die Oberfläche adsorbiert. Da der chemisch adsorbierte, ultradünne Film (monomolekulare Film), der durch die erfindungsgemäße Verbindung erzeugt wird, über kovalente Bindungen chemisch fest an die Oberfläche gebunden ist, kann der Film seine Festigkeit und einheitliche Dicke beibehalten, ohne daß die Verbindung verdampft oder sich zerstreut. Die Filmdicke kann im Ångström- oder Nanometerbereich liegen.
Ein leitender, ultradünner Film, der durch elektrolytische oder katalytische Polymerisation des vorstehend erwähnten chemisch adsorbierten, ultradünnen Films erzeugt wurde, kann in mikroelektronischen Geräten oder mikrooptoelektronischen Geräten angewendet werden.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das das kernmagnetische Resonanzspektrum von 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan aus Beispiel 1 zeigt.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das das Infrarotabsorptionsspektrum von 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan aus Beispiel 1 zeigt.
Fig. 3 ist eine schematische Abbildung eines chemisch adsorbierten, ultradünnen Films (monomolekularen Films) aus Beispiel 2.
Fig. 4 ist eine schematische Abbildung eines ultradünnen Polypyrrolderivatfilms aus Beispiel 3.
Beispiele für erfindungsgemäße, neue Verbindungen sind wie folgt:
ω-(1-Pyrrolyl)alkyltrihalogensilan;
Si-[ω-(1-Pyrrolyl)alkyl]alkoxydihalogensilan;
Si-[ω-(1-Pyrrolyl)alkyl]dialkoxyhalogensilan; und
Si-[ω-(1-Pyrrolyl)alkyl]trialkoxysilan.
Die in Formel 3 gezeigten Alkylenreste -(CH&sub2;)n- sind geradkettig und umfassen 6 bis 30 Kohlenstoffatome. Beim Erzeugen eines chemisch adsorbierten, ultradünnen Films (monomolekularen Films) auf einer Substratoberfläche werden die molekularen Ketten leicht miteinander verschlungen, wenn mehr als 30 Kohlenstoffatome in einem Rest vorliegen. Es ist nicht bevorzugt, miteinander verschlungene molekulare Ketten vorliegen zu haben, die die Erzeugung eines Films mit der erforderlichen Genauigkeit verhindern. Im Falle, daß weniger als 6 Kohlenstoffatome in einem Rest vorliegen, wird die Wechselwirkung zwischen den Kohlenstoffketten klein; als Folge kann kein chemisch adsorbierter, ultradünner Film (monomolekularer Film) erzeugt werden. Die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkoxyreste beträgt 1 bis 4.
Das Halogenatom kann entweder Chlor oder Brom sein.
Die chemischen Verbindungen, die in der Erfindung verwendet werden können, sind insbesondere wie folgt: Formel 6: ω-(1-Pyrrolyl)octyltrichlorsilan Formel 7: ω-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan Formel 8: ω-(1-Pyrrolyl)tetradecyltrichlorsilan Formel 9: ω-(w-(1-Pyrrolyl)decyl)trimethoxysilan Formel 10: ω-(w-(1-Pyrrolyl)tetradecyl)trimethoxysilan
Die chemischen Verbindungen der vorstehenden Formeln 6 bis 10 können bereitgestellt werden, indem Siliziumhydridverbindungen mit ω-(1-Pyrrolyl)-1-alkenverbindungen umgesetzt werden.
Wie in den folgenden Formeln 11 bis 14 gezeigt, sind diese ω-(1-Pyrrolyl)-1-alkenverbindungen Verbindungen, bei denen 1-Pyrrolylgruppen an das Ende eines geradkettigen 1-Alkens, umfassend 6 bis 30 Kohlenstoffatome, gebunden sind. Diese Verbindungen können nach dem Verfahren von C. F. Hobbs (J. Am. Chem. Soc. 84 (1962), 43) oder dergleichen einfach aus Pyrrol synthetisiert werden. Formel 12: ω-(1-Pyrrolyl)-1-decen Formel 12: ω-(1-Pyrrolyl)-1-dodecen Formel 13: w-(1-Pyrrolyl)-1-hexadecen Formel 14: ω-(1-Pyrrolyl)-1-docosen
Diese Siliziumhydridverbindungen sind Monosilanderivatverbindungen, bei denen 3 von 4 Wasserstoffatomen des Monosilans durch Halogenatome oder Alkoxyreste ersetzt sind. Das Halogenatom ist Chlor, Brom oder dergleichen. Eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe oder dergleichen ist als ein Alkoxyrest eingeschlossen.
Die vorstehend erwähnten Monosilanderivatverbindungen können die folgenden einschließen:
Trichlorsilan (HSiCl&sub3;);
Tribromsilan (HSiBr&sub3;);
Trimethoxysilan (HSi(OCH&sub3;)&sub3;);
Triethoxysilan (HSi(OCH&sub2;CH&sub3;)&sub3;); und
Dimethoxychlorsilan (HSiCI(OCH&sub3;)&sub2;).
Bei der Umsetzung der Siliziumhydridverbindungen mit den vorstehend erwähnten ω-(1 -Pyrrolyl)-1-alkenverbindungen werden Übergangsmetallkatalysatoren verwendet. Insbesondere sind die vorstehend erwähnten Übergangsmetallkatalysatoren wie folgt:
Hydrogenhexachloroplatinat (H&sub2;PtCl&sub6;);
Dichlorbis(triphenylphosphin)platin(II) ([PtCl&sub2;(PPh&sub3;)&sub2;]);
Dichlorbis(triphenylphosphin)palladium(II) ([PdCl&sub2;(PPh&sub3;)&sub2;]); und
Chlortris(triphenylphosphin)rhodium(I) ([RhCl(PPh&sub3;)&sub3;]).
Entweder einer oder ein Gemisch der Übergangsmetallkatalysatoren kann in der Erfindung verwendet werden.
Die für die Umsetzung erforderliche Katalysatormenge beträgt geeigneterweise 10 bis 500 ppm bezogen auf die ω-(1-Pyrrolyl)-1-alkenverbindung.
Für die vorstehend beschriebene Umsetzung kann ein mit einem Rührer, Thermometer, Rückflußkühler und Tropftrichter ausgerüstetes Reaktionsgefäß verwendet werden. Die Reaktionstemperatur beträgt 20 bis 150ºC, und die Siliziumhydridverbindung wird aus dem Tropftrichter zur ω-(1-Pyrrolyl)-1-alkenverbindung im Reaktionsgefäß zugetropft. Als Reaktionslösungsmittel können aprotische Lösungsmittel einschließlich Toluol, Xylol, Tetrahydrofuran (THF) oder dergleichen verwendet werden.
Nach der Umsetzung wird durch ein Destillationsverfahren unter vermindertem Druck eine hochreine ω-(1-Pyrrolyl)alkylsilanverbindung gewonnen. Die erhaltene Verbindung kann durch Massenspektrum, kernmagnetisches Resonanzspektrum, Infrarotabsorptionsspektrum und ähnliche Techniken beobachtet werden.
Auf der Substratoberfläche wird unter Verwendung der vorstehend erwähnten Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen (chemisches Adsorptionsmittel), durch die folgende Vorgehensweise ein chemisch adsorbierter, ultradünner Film (monomolekularer Film) erzeugt:
Herstellen eines Substrats, das aktive Wasserstoffatome, wie Hydroxylgruppen (-OH), Carbonsäuregruppen (-COOH), Aminogruppen (-NH&sub2;), Iminogruppen (> NH) oder dergleichen, auf seiner Oberfläche besitzt - oder dem diese verliehen werden -;
Herstellen einer Lösung, indem das vorstehend erwähnte chemische Adsorptionsmittel in einem nicht-wässerigen organischen Lösungsmittel, wie Hexan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff oder dergleichen, gelöst wird; und
Eintauchen und Halten des Substrats in der hergestellten Lösung;
oder in einer anderen Ausführungsform Auftragen der Lösung auf die Substratoberfläche durch einen Zerstäuber oder eine Walze.
Als Folge wird das chemische Adsorptionsmittel durch eine Dehydrohalogenierung oder Alkoholeliminierung zwischen den aktiven Wasserstoffatomen auf der Substratoberfläche und den funktionellen Gruppen (Halogensilyl- oder Aikoxysilylreste) des chemischen Adsorptionsmittels kovalent an die Substratoberfläche gebunden. Nach der Umsetzung wird das Substrat mit einem nicht-wässerigen organischen Lösungsmittel, wie Chloroform, gewaschen, um so das nicht umgesetzte chemische Adsorptionsmittel zu entfernen. Das Substrat wird dann mit Wasser gewaschen und bei Zimmertemperatur oder bei Wärme getrocknet. Als Folge haftet ein chemisch adsorbierter, ultradünner Film (monomolekularer Film) einer Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen, auf der Substratoberfläche. Die Dicke des monomolekularen Films kann durch Änderung der Anzahl der Kohlenstoffatome, die in den Alkylresten der ω-(1-Pyrro-lyl)alkylsilanverbindung enthalten sind, eingestellt werden.
Außerdem kann durch die elektrolytische oder katalytische Polymerisation des vorstehend erwähnten chemisch adsorbierten, ultradünnen Films (monomolekularen Films) ein leitender, ultradünner Film erzeugt werden.

Beispiele

Unter Bezug auf die folgenden Beispiele wird die Erfindung spezifisch beschrieben.

Beispiel 1

Hergestelltes 10-(1-Pyrrolyl)-1-decen wurde mit Trichlorsilan umgesetzt, wodurch 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan synthetisiert wurde.
Das vorstehend erwähnte 10-(1-Pyrrolyl)-1-decen wurde durch die folgende Vorgehensweise hergestellt:
8,2 g (0,124 mol) Pyrrol und 40 ml Tetrahydrofuran werden in einen 500-ml-Kolben gegeben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet ist;
42,6 g (0,100 mol) einer 15%igen Butyllithium-Hexan-Lösung werden bei 5 bis 10ºC aus dem Tropftrichter in den Kolben getropft, und das Butyllithium-Hexan wird mit dem Pyrrol umgesetzt, wodurch eine Lösung hergestellt wird;
100 ml Dimethylsulfoxid werden zur vorstehend erwähnten Lösung gegeben, und das Tetrahydrofuran wird gegen Dimethylsulfoxid ausgetauscht, indem erwärmt und das Tetrahydrofuran abdestilliert wird;
21,9 g (0,100 mol) 10-Brom-1-decen werden bei 30 bis 35ºC aus dem Tropftrichter zur Lösung getropft, wodurch eine Umsetzung bewirkt wird;
100 ml Wasser und 200 ml Hexan werden nach der vorstehend erwähnten Umsetzung zur Lösung gegeben;
eine organische Schicht wird von der Lösung abgetrennt, und Dimethylsulfoxid wird von der Schicht entfernt, wodurch Auflösung der organischen Schicht bewirkt wird; und die organische Schicht wird bei einem Destillationspunkt von 101 bis 104ºC und 2 mm Hg Destillationsdruck destilliert, wodurch 13,0 g gereinigtes 10-(1-Pyrrolyl)-1-decen bereitgestellt werden.
Dann wurde das vorstehend erwähnte 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan durch die folgende Vorgehensweise hergestellt:
10,2 g (0,050 mol) 10-(1-Pyrrolyl)-1-decen und 0,05 g Isopropylalkohollösung, die Hydrogenhexachloroplatinat(IV)hydrat (H&sub2;PtCl&sub6; · 6H&sub2;O) in einer Konzentration von 4% enthielt, werden in einen 100-ml-Kolben gegeben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet ist, wodurch eine Lösung hergestellt wird;
8,2 g (0,060 mol) Trichlorsilan werden bei 60 bis 70ºC innerhalb einer Stunde aus dem Tropftrichter zur Lösung zugetropft; und
die Lösung wird 2 Stunden lang bei 70ºC gealtert.
Die Lösung wurde dann bei einem Destillationspunkt von 136 bis 138ºC und 1,5 mm Hg Destillationsdruck destilliert, wodurch 11,4 g gereinigtes 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan bereitgestellt werden. Die Ausbeute betrug 67,1%.
Die Ergebnisse des Massenspektrums (MS), des kernmagnetischen Resonanzspektrums (NMR) und des Infrarotabsorptionsspektrums (IR) der Verbindung,10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan, werden nachstehend gezeigt.
Massenspektrum (MS): m/z (Zuordnung)
339, 341, 343 (Molekülionenpeak)
133,135,137 (SiCl&sub3;)
Kernmagnetisches Resonanzspektrum (NMR): δ (ppm)
(Siehe Fig. 1)
Infrarotabsorptionsspektrum (IR): cm&supmin;¹
(Siehe Fig. 2)
Gemäß den Ergebnissen wurde bewiesen, daß die Verbindung 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan war.

Beispiel 2

Unter Bezug auf Fig. 3 werden ein chemisch adsorbierter, ultradünner Film, der unter Verwendung der Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen, erzeugt wurde, und ein Herstellungsverfahren dafür nachstehend erläutert.
Das Verfahren zur Herstellung des ultradünnen Films ist wie folgt:
10 mg Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen, wie 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan, werden in 100 ml Lösungsmittelgemisch aus 80 Gew.-% n-Hexadecan (Toluol, Xylol, Hexan oder dergleichen), 12 Gew.-% Tetrachlorkohlenstoff und 8 Gew.-% Chloroform gelöst, wodurch eine Lösung hergestellt wird;
ein Substrat, wie ein Quarzsubstrat 1 aus Fig. 3 (oder eine metallische Platte, eine Quarzplatte, ein keramisches Substrat, ein geformtes Kunststoffsubstrat usw.) wird mit einem organischen Lösungsmittel oder Wasser gewaschen;
das Substrat wird getrocknet;
das Substrat wird in die hergestellte Lösung eingetaucht und dort eine Stunde lang gehalten (wobei die Zeitdauer für das Eintauchen und Halten des Substrats in Abhängigkeit vom Substrattyp und der Oberflächenrauhheit der Substrate variiert);
die Hydroxylgruppen auf der Substratoberfläche werden mit den SiCl-Gruppen des 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilans umgesetzt, wodurch eine Dehydrochlorierung bewirkt wird, wie in Formel 15 gezeigt; Formel 15
es wird gewaschen, und nicht umgesetztes 10-(1-Pyrrolyl)decyltrichlorsilan wird mit einem nicht-wässerigen Lösungsmittel, wie Freon-113, entfernt;
das Substrat wird mit Wasser umgesetzt, wodurch die Chlorsilylgruppen zu Silanolgruppen hydrolysiert werden, wie in Formel 16 gezeigt; Formel 16
das Substrat wird getrocknet, wodurch entwässert wird und die Silanolgruppen vernetzt und Siloxanverknüpfungen und ein chemisch adsorbierter, ultradünner Film (monomolekularer Film) erzeugt werden, wie in Formel 17 gezeigt. Formel 17
Durch Befolgen der vorstehend erwähnten Vorgehensweisen wurde ein chemisch adsorbierter, ultradünner Film (monomolekularer Film) 2, der 10-(1-Pyrrolyl)decylsilanol umfaßte, chemisch an die Oberfläche des Substrats 1 gebunden. Die Dicke des Films betrug etwa 2,5 nm (Fig. 3).
Darüberhinaus wurde ein Quarzsubstrat, auf dem der chemisch adsobierte, ultradünne Film (monomolekularer Film) 2 erzeugt worden war, in 300 ml Etherlösung, die wasserfreies Eisen(III)chlorid in einer Konzentration von 0,12 mol/l enthielt, eingetaucht und darin gehalten. Die Erzeugung des monomolekularen Films wurde durch Analyse mit einem Fourier-Transform-In- frarotabsorbtionsspektrometer bestätigt.

Beispiel 3

Ein ultradünner Polypyrrolderivatfilm, der durch Polymerisieren des vorstehend erwähnten ultradünnen Films erzeugt wurde, und ein Verfahren zu seiner Herstellung werden unter Bezug auf Fig. 4 erläutert.
Ein ultradünner Polypyrrolderivatfilm 4 wurde auf einer Substratoberfläche durch die folgenden Vorgehensweisen erzeugt:
auf einen Abschnitt der Oberfläche des ultradünnen Films wurde Platin 3 abgeschieden, wodurch eine Arbeitselektrode hergestellt wurde;
eine Acetonitrillösung, die wasserfreies Lithiumperchlorat (Tetraethylammoniumtetrafluoroborat, Tetrabutylammoniumperchlorat oder dergleichen) in einer Konzentration von 0,05 mol/l enthält, wurde als Leitsalz hergestellt;
Substrat 1, auf dem der chemisch adsorbierte, ultradünne Film erzeugt worden war, wurde zusammen mit einer Gold-Gegenelektrode und einer NaCl-Kalomelreferenzelektrode in die hergestellte Lösung eingetaucht und darin gehalten; und
das Substrat wurde mit 100 V je Sekunde Scangeschwindigkeit und 150 uA/cm² Stromdichte in einer Inertgas- (wie Helium) atmosphäre polymerisiert.
Die Erzeugung des ultradünnen Polypyrrolderivatfilms 4 wurde durch Analyse mit einem Fourier-Transform-Infrarotabsorbtionsspektrometer bewiesen.
Wie vorstehend erläutert, kann durch Verwenden einer erfindungsgemäßen Siliziumverbindung, umfassend 1-Pyrrolylgruppen, und eines Herstellungsverfahrens dafür ein ultradünner Polypyrrolderivatfilm fest auf einer Substratoberfläche erzeugt werden. Darüberhinaus kann der leitende, ultradünne Film leicht durch die elektrolytische oder katalytische Polymerisation des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films (monomolekularen Films) erzeugt werden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne vom Geist oder wesentlichen Merkmalen davon abzuweichen. Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsformen sollen in jeglicher Hinsicht als beispielhaft und nicht begrenzend angesehen werden, wobei der Umfang der Erfindung vielmehr durch die angefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angezeigt wird, und alle Veränderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Gleichwertigkeit der Ansprüche fallen, sollen darin eingeschlossen sein.

Claims

1. Chemisch adsorbierter, ultradünner Film, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen, wie in Formel A gezeigt:

(wobei n für eine ganze Zahl von 6 bis 30 steht)

2. Chemisch adsorbierter, ultradünner Film, wobei die Pyrrolylgruppen des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen der Formel A, ringöffnend polymerisiert werden.

3. Verfahren zur Herstellung eines chemisch adsorbierten, ultradünnen Films, umfassend: Inkontaktbringen einer chemischen Verbindung der nachstehenden Formel B mit aktiven Wasserstoffatomen auf der Substratoberfläche in einer Flüssig- oder Gasphasenatmosphäre, dadurch Bewirken einer Dehydrochlorierung oder einer Alkoholeliminierung und Erzeugen eines chemisch adsorbierten Films, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen, auf der Substratoberfläche:

(wobei X¹, X² und X³ gleich oder verschieden sind und für ein Halogenatom oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen und n für eine ganze Zahl von 6 bis 30 steht)

4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein elektrolytisches Polymerisationsverfahren, wobei nach der Erzeugung des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films der chemisch adsorbierte, ultradünne Film in eine Elektrolytlösung eingetaucht und darin gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein katalytisches Polymerisationsverfahren, wobei nach der Erzeugung des chemisch adsorbierten, ultradünnen Films der chemisch adsorbierte, ultradünne Film in eine katalytische Lösung eingetaucht und darin gehalten wird.

6. Chemische Verbindung der Formel C, umfassend 1-Pyrrolyl- und Siliziumgruppen:

7. Verfahren zur Herstellung einer 1-Pyrrolylsiliziumverbindung, umfassend: Zugeben und Umsetzen eines ω-(1-Pyrrolyl)-1-alkens der nachstehenden Formel D mit einem Siliziumhydrid der nachstehenden Formel E in Gegenwart eines Übergangsmetallkatalysators:

(wobei m für eine ganze Zahl von 4 bis 28 steht)

(wobei X¹, X² und X³ gleich oder verschieden sind und für ein Halogenatom oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen)