JP2000286479A - 機能素子および多成分多相系高分子成形体 - Google Patents

機能素子および多成分多相系高分子成形体

Info

Publication number
JP2000286479A
JP2000286479A JP8709499A JP8709499A JP2000286479A JP 2000286479 A JP2000286479 A JP 2000286479A JP 8709499 A JP8709499 A JP 8709499A JP 8709499 A JP8709499 A JP 8709499A JP 2000286479 A JP2000286479 A JP 2000286479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
chain
polymer
conductive
interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8709499A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4043135B2 (ja
Inventor
Toshiro Hiraoka
俊郎 平岡
Kouji Asakawa
鋼児 浅川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP08709499A priority Critical patent/JP4043135B2/ja
Priority to US09/536,684 priority patent/US6391471B1/en
Publication of JP2000286479A publication Critical patent/JP2000286479A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4043135B2 publication Critical patent/JP4043135B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F297/00Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
    • C08F297/02Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/151Copolymers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/40Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40Organic transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/311Phthalocyanine
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/656Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising two or more different heteroatoms per ring
    • H10K85/6565Oxadiazole compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12528Semiconductor component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12542More than one such component
    • Y10T428/12549Adjacent to each other
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12556Organic component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12556Organic component
    • Y10T428/12569Synthetic resin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答速度が速く、耐久性に優れた素子構造を
得る。 【解決手段】 ドメインが小さくて界面面積が大きな、
また界面が化学的に接着されているホールあるいは電子
輸送性相の相分離体を一対の電極で挟む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は共役性高分子および
導電性高分子を用いた機能素子、この機能素子を用いた
多成分多相系高分子成形体に関する。具体的には共役性
高分子等を用いた太陽電池、光電変換素子、発光素子、
ディスプレイ、光変調素子、有機FET素子、キャパシ
タ、あるいは各種センサー素子に関する。
【0002】
【従来の技術】共役性高分子などの半導体性あるいは導
電性高分子は、容易に薄膜状に出来るなど成形性に優れ
ることから、光電変換素子、FET素子、発光素子など
種々の機能素子への応用が期待されている。こうした機
能素子においては、半導体−半導体間、半導体−導体
間、などの種々の界面が存在し、これら界面をホールや
エレクトロンといったキャリアーが通過したり、界面に
おいて相互作用することによって機能を発現する。こう
した界面は大面積で、かつ密着していることが重要であ
る。しかしながら界面の面積を大きくすることは難し
く、更に界面には多くの場合、大きな電界や応力がかか
るため、劣化したり剥離したりしやすい。このため上述
したような機能素子において、界面の劣化に起因する耐
久性の低下や、界面の面積が十分に大きくないことによ
る応答速度の低下や出力の低下などを招いている。米国
特許5563424号明細書には界面面積を増大するた
めに、ポリマをブレンドした組成物の三次元共連続相分
離構造を利用する技術が開示されている。この技術を用
いると確かに界面面積の増大をある程度は図れるもの
の、ブレンド系であるために界面は単に二相が接触して
いるだけで化学結合によって接着されていない。そのた
め界面の剥離は起こりやすく、やはり耐久性の低下など
の性能の劣化を招いていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、さま
ざまな機能素子において、素子中に形成される界面の面
積が充分大きくなく耐久性も低いため、界面が剥離しや
すく、充分な性能を発揮することが難しかった。
【0004】こうした状況に鑑み、本発明の目的は、界
面面積が充分大きく、かつ界面が化学的結合によって接
着されている、界面の耐久性が非常に高い素子構造を有
する機能素子、およびこの機能素子に用いる多成分多相
系高分子成形体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の機能素子は、 少なくとも、それぞれホール伝導性あるいは電子伝導
性高分子鎖からなるA鎖およびB鎖からなり、A鎖が凝
集して形成されるところのA相と、B鎖が凝集して形成
されるところのB相が、三次元共連続ナノ相分離構造を
形成しており、かつA相とB相の界面において、A相と
B相が化学結合によって接着されているところの多成分
多相系高分子成形体から構成され、かつA相、B相それ
ぞれに電極端子が接続されている素子構造を有するもの
である。
【0006】また、 少なくとも、それぞれホール伝導性あるいは電子伝導
性高分子鎖からなるA鎖およびB鎖からなるA−B型ジ
ブロック共重合体あるいは、A−B−A型またはB−A
−B型トリブロック共重合体よりなり、A鎖が凝集して
形成されるところのA相と、B鎖が凝集して形成される
ところのB相が、三次元共連続ナノ相分離構造を形成し
ているところの多成分多相系高分子成形体から構成さ
れ、かつA相、B相それぞれに電極端子が接続されてい
る素子構造を有するものである。
【0007】さらに、 少なくとも、それぞれホール伝導性あるいは電子伝導
性であるA相およびB相からなり、A相およびB相が、
OBDD構造、Gyroid構造から選択される少なく
とも一つの三次元共連続ナノ相分離構造を形成してお
り、かつA相、B相それぞれに電極端子が接続されてい
ることを特徴とするものである。
【0008】あるいは、 ホール伝導性あるいは電子伝導性あるいはイオン伝導
性であるシート状のA相およびB相が交互に積層した積
層構造体と、この交互積層体に4ケ所以上で貫入し、か
つ積層面を貫通するように設置された少なくとも1対の
電極からなることを特徴とするものである。
【0009】本発明の多成分多相系高分子成形体は、少
なくとも、それぞれホール伝導性あるいは電子伝導性高
分子鎖からなるA鎖およびB鎖からなり、A鎖が凝集し
て形成されるところのA相と、B鎖が凝集して形成され
るところのB相が、三次元共連続ナノ相分離構造を形成
しており、かつA相とB相の界面において、A相とB相
が化学結合によって接着されていることを特徴とするも
のである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0011】ホール伝導性あるいは電子伝導性有機高分
子鎖としては、ポリエチレン鎖、ポリシロキサン鎖、ポ
リエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリアミド鎖、ポリイ
ミド鎖などの通常の電気的に不活性な高分子鎖の主鎖中
にあるいは、側鎖として、ペンダント状にたとえば以下
に示すような、光電荷発生性、あるいはホール輸送性や
電子輸送性の分子構造が結合したものが用いられる。
【0012】例えば、フタロシアニン系誘導体、ナフタ
ロシアニン系誘導体、アゾ化合物系誘導体、ペリレン系
誘導体、インジゴ系誘導体、キナクリドン系誘導体、ア
ントラキノン類などの多環キノン系誘導体、シアニン系
誘導体、フラーレン類誘導体、あるいは、インドール、
カルバゾール、オキサゾール、インオキサゾール、チア
ゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾー
ル、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの
含窒素環式化合物誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェ
ニルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、スチル
ベン類、アンドラキノンジフェノキノン等のキノン化合
物誘導体、アントラセン、ピレン、フェナントレン、コ
ロネンなどの多環芳香族化合物誘導体などが挙げられ
る。また側鎖などにペリレンテトラカルボン酸誘導体構
造を導入したポリマーを熱処理することによって、縮環
させラダー状の半導体性あるいは導電性ポリマー鎖を形
成しても良い。
【0013】これらの側鎖を有するポリマー鎖は、上述
した側鎖構造を有するモノマーを重合して合成しても良
いし、たとえば水酸基、カルボキシル基などの結合性の
官能基を有するポリマー鎖を用い、この官能基に上述の
側鎖構造を化学反応によって結合させて合成しても良
い。
【0014】また更には、ホール伝導性あるいは電子伝
導性有機高分子鎖として、共役性高分子鎖も用いられ
る。共役性高分子鎖としては、ポリパラフェニレン等の
芳香族系共役性高分子、ポリアセチレン等の脂肪族系共
役性高分子、ポリピロールやポリチオフェン等の複素環
式共役性高分子、ポリアニリン類やポリフェニレンサル
ファイド等の含ヘテロ原子共役性高分子、ポリ(フェニ
レンビニレン)やポリ(アリ−レンビニレン)、ポリ
(チエニレンビニレン)等の上記共役性高分子の構成単
位が交互に結合した構造を有する複合型共役系高分子等
の炭素系共役性高分子が好適に用いられる。さらにはポ
リシラン類や、ジシラニレンアリレンポリマー類、(ジ
シラニレン)エテニレンポリマー類、(ジシラニレン)
エチニレンポリマー類といったジシラニレン−炭素系共
役性ポリマー構造などのオリゴシラン類と炭素系共役性
構造が交互に連鎖した高分子類が好適に用いられる。こ
うした主鎖型の共役性高分子鎖の方がキャリア輸送性が
優れていることから、先のペンダント型よりも好まし
い。とくにリビング重合法などにより分子量制御が容易
な、ポリシラン類やポリパラフェニレン類(後述する前
駆体から変換する)が好ましい。またポリアクリロニト
リルなどシアノ基を有するポリエチレン誘導体を熱処理
して得られるラダー型芳香族縮環系ポリマーも、ポリア
クリロニトリル類の分子量制御が容易で、かつラダー化
を調整することにより、キャリア輸送性を容易に制御で
きるため良好に用いることができる。
【0015】他にもリン系、窒素系などの無機高分子鎖
も用いられる。また更にはフタロシアナートポリシロキ
サンなどの高分子鎖に芳香族系配位子が配位して積層し
た高分子鎖も用いられる。
【0016】上述したような高分子鎖からなるブロック
共重合体あるいはグラフト共重合体を用いて本発明の機
能性素子を構成する三次元共連続ナノ相分離構造の多成
分多相系高分子成形体を形成することが出来る。
【0017】ブロック共重合体は、A−B型ジブロック
共重合体、あるいはA−B−A型トリブロック共重合体
や、スター型の分子鎖形態をとっていても良い。スター
型としては、ブロック共重合体ポリマー鎖が中心から放
射状に生えたものでも良いし、中心から、それぞれ異な
ったポリマー鎖が生えたものでも良い。またグラフト型
の共重合体であっても良い。またブロックが4つ以上の
(A−B)n型あるいは(A−B−A)n型などのブロ
ック共重合体を用いても良い。
【0018】こうしたブロック共重合体はさまざまな重
合法が用いられ、対応するモノマーを逐次的に添加して
行くことによってブロック共重合体を合成できる。最も
好ましくはリビング重合法によって合成することが出来
る。ビニル化合物やブタジエン類などの二重結合を有す
るモノマーやエチレンオキシド類などの環状エーテルモ
ノマーや環状オリゴシロキサン類モノマーのリビングア
ニオン重合やリビングカチオン重合などによって、分子
量分布の狭い、分子量や共重合体比を精密に制御したブ
ロック共重合体を合成することが出来る。またリビング
ラジカル重合法を用いても良い。こうしたリビング重合
法を用いる際には、溶媒は金属ナトリウムなどの乾燥剤
で十分乾燥し、凍結乾燥や不活性ガスなどのバブリング
などの方法によって酸素ガスを脱気することが良い。ま
た反応は減圧条件下などで行うことも出来るが、不活性
ガス気流下、好ましくは2気圧以上の加圧条件下で行う
ことが好ましい。加圧条件下で行うことによって、反応
容器外からの水分や酸素などの侵入を効果的に防止する
ことが出来、かつこうした脱水、脱気条件下の反応プロ
セスを比較的低コストで行うことが可能であり良い。
【0019】またリビング重合法などの他にテレケリッ
クポリマーなどのマクロマー同士の反応やマクロマーの
分子端を重合開始点としてブロック共重合体を合成して
も良い。
【0020】グラフト共重合体も様々な手法によって合
成され、例えばポリマー主鎖あるいは側鎖から第二のポ
リマー主鎖を成長させていも良いし、低分子モノマーと
末端に重合性基を導入したマクロマーとを共重合させて
合成しても良い。
【0021】このようなブロック共重合体やグラフト共
重合体を用いて相分離構造を形成すると、多くの場合数
nm―数十nmオーダーの単位胞を有する相分離構造を
自己発展的に形成することが出来る。さらに単なる混合
物からの相分離と異なり、これらの微細構造を非常に規
則的な形状で形成することが出来る。本発明の三次元共
連続相分離構造の場合、多くの場合OBDD(orde
red−bicontinuous double−d
iamond structure)構造またはテトラ
ポッド構造と称される、結晶構造にも似た非常に規則的
な相分離構造となる。OBDD構造などの三次元網目状
の相分離構造を形成した際の、三次元網目状の各相の網
目の開口部の平均径は100nm以下、好ましくは50
nm以下、さらには20nm以下であることが好まし
い。一般に10nm−100nm程度の範囲に形成され
る。こうした微細な相分離構造によって、界面の面積は
数m /g―場合によっては1000m/g程度の非
常に大きな界面面積を得ることが出来る。本発明の機能
素子においては通常10m/g以上のものが良好に用
いられる。このような大きな界面面積は、単なる混合系
の相分離では比較的難しいが、ブロック共重合体やグラ
フト共重合体を用いることによって容易に実現できる。
なお平均径はブロック共重合やグラフト共重合体の分子
量や高分子鎖の組み合わせによって変化し、分子量を大
きくすることによって、平均径を増大させ、逆に分子量
を小さくすることによって平均系を小さくすることが出
来る。さらに構造も、OBDD構造のほか、Gyroi
d構造、ラメラカテノイド構造、T―サーフェイス構
造、ディスオーダード構造などの種々の構造が形成可能
であり、機能素子の性能を様々に変化させることが出来
る。こうした様々な構造は、ブロック共重合体あるいは
グラフト共重合体の共重合体比や、各ブロックの相溶性
を変化させることにより形成できる。またこうした構造
は非常に規則的に均質に形成されるため、単なるブレン
ドによる相分離構造体と比較して欠陥などが出来にくく
特性が良好である。また海島構造、シリンダー構造、ラ
メラ構造など他の相分離形態と比較しても、それぞれの
相が連続で、互いに貫入した三次元網目構造であるた
め、良好なキャリア輸送性、大きな界面面積の点で本発
明の素子の三次元共連続相分離構造は優れている。
【0022】種々の三次元共連続構造(バイコンティニ
ュアス構造)の中では、構造的なトラップが少なく、キ
ャリアの輸送性が優れているOBDD構造、Gyroi
d構造が良く、特にOBDD構造が最も望ましい。Gy
roid構造やOBDD構造を形成するには、A−B型
ジブロック共重合体やA−B−A型あるいはB−A−B
型トリブロック共重合体を用いることが好ましい。
【0023】三次元共連続相分離構造を形成するには、
共連続構造を形成する二相(それぞれA相、B相と称
す)の体積分率が重要であり、一方の相の体積分率は2
0〜80%、好ましくは45〜75%、さらに好ましく
は55〜75%、望ましくは60〜70%の範囲に設定
することが良い。特にOBDD構造の場合、1方の相の
体積分率を62〜67%に設定するのがよい。体積分率
を調整するには、ブロック共重合体あるいはグラフト共
重合体の共重合比を制御してもよいし、ポリマ鎖の分子
容を制御しても良い。ポリマ鎖の分子容を制御するのは
様々な手法が考えられるが、たとえばポリビニルピリジ
ン鎖をアルキル基で四級塩化する際に、アルキル基やカ
ウンターアニオンの分子容を変化させたり、ポリアニリ
ン鎖を酸でドーピングする際に、酸の分子容を変化させ
たりしても良い。
【0024】また特定の相に親和性のよい物質を混合し
て膨潤し、相の体積分率を調節させてもよい。この際、
混合する物質としては、混合する相を構成するポリマ鎖
のホモポリマーなどが良い。
【0025】またこういった共重合体を用いた相分離構
造の場合、、高分子鎖がA相とB相の界面を貫通して状
態で凝集している。結果としてA相とB相は化学的結合
によって完全に接合された状態であるため、高分子鎖が
断裂しない限り界面の剥離は起こらない。なお化学的結
合とは通常、上述した共重合体の各ブロックを接続する
化学結合であり、共有結合、イオン結合、水素結合、配
位結合から選択される少なくとも一種類の結合である。
なお共有結合であることが結合強度の面から最も好まし
く、さらには共有結合の中でも炭素―炭素結合、あるい
は炭素―ケイ素結合、エーテル結合などの炭素―酸素結
合、アミド結合、イミド結合などの炭素―窒素結合、チ
オエーテル結合などの炭素―硫黄結合、シロキサン結合
などのケイ素―酸素結合であることが望ましい。
【0026】さらに共重合体を用いずとも、側鎖や末端
などに架橋可能な反応性基を導入した高分子を用いるこ
とによって、隣接した相間の界面が化学的に接着された
相分離構造を形成することが出来る。つまりA相、B相
を形成する2種の高分子材料の混合物から相分離構造を
形成する際に、反応性基を架橋することによって界面が
化学的に接着される。
【0027】良好な三次元共連続ナノ相分離構造を形成
するためには、高分子鎖Aと高分子鎖B、高分子鎖Aと
高分子鎖Bの前駆体、高分子鎖Aの前駆体と高分子鎖
B、あるいは高分子鎖Aの前駆体と高分子鎖Bの前駆体
が互いに非相溶であることが必要である。前駆体を用い
た場合は、相分離構造を形成後、多くの場合共重合体の
ガラス転移温度以下の温度条件で、前駆体を所望の高分
子鎖に化学的反応によって変換する。こうした相互に非
相溶な高分子鎖は良好な相分離構造を形成するため、各
ブロックの分子量が1万以上、さらには2万以上である
ことが好ましい。
【0028】また特にOBDD構造、OTDD構造、G
yroid構造などの非常に規則的な構造を形成するに
は、用いるブロック共重合体の分子量分布が狭い方が良
く、Mw/Mn=1.15以下さらには1.10以下で
あることが好ましい。
【0029】本発明の共連続相分離構造は上述したよう
な、2種類以上の互いに非相溶な高分子鎖からなるブロ
ック共重合体あるいはグラフト共重合体から形成する。
こうした高分子材料を適当な溶媒に溶解し、塗布用溶液
を調製する。この塗布用溶液を適当な基板に、スピンコ
ーティング法あるいはディップコーティング法やキャス
ティング法などの方法によって塗布、乾燥し、必要に応
じて加熱処理することにより本発明の機能素子の多成分
多相系高分子成形体薄膜を作製することが出来る。
【0030】また溶液を塗布する以外に、さらに溶液の
塗布する代わりに当該ブロック共重合体あるいはグラフ
ト共重合体共重合体を溶融し、これを適当な基板等に塗
布などして成形した後に冷却して相分離構造を形成する
ことも出来る。またホットプレス法や射出成形法、トラ
ンスファ成形法などの方法によって、溶融状態の高分子
材料を所望の形状に成形しても良い。こうした製膜ある
いは成形後、好ましくは高分子材料のガラス転移点以上
の温度で保持することによってより良好な相分離構造を
作成することができる。
【0031】この塗布製膜過程において、互いに相分離
する高分子鎖の一方と特異的に親和性が良い、例えばド
ーパントなどの添加剤を塗布用溶液などとした共重合体
に混合しておくと、相分離構造が形成される際に、親和
性の良い相のみにドーパントを容易に偏在させることも
出来る。例えば後述するようなホール輸送相、発光相か
らなる共連続相分離構造や、ホール輸送相、発光相、電
子輸送相からなる三相共連続相分離構造からなるEL素
子を形成する場合に、発光相と親和性が高い蛍光色素な
どを少量塗布溶液に混合すると、発光相に選択的に蛍光
色素がドーピングされ、発光効率を向上させることが出
来る。
【0032】また表面を一方の相と特異的に親和性の良
く表面処理した数〜数十nm程度の超微粒子なども、同
様に塗布などの操作のみによって、親和性のよい相のみ
に偏在させることが出来る。こうした超微粒子として
は、金、銀、銅、白金、パラジウムなどの金属超微粒子
や、CdS、CdSe、CuBr、シリコンなどの半導
体微粒子、TiO2などの金属酸化物超微粒子などが用
いられる。これらの微粒子は多くの場合、界面活性剤等
によって表面処理されて用いられる。
【0033】またドーパントはブロック共重合体あるい
はグラフト共重合体に混合するのでなくて、これら共重
合体の側鎖や主鎖中に化学的に結合させてもよい。この
際には、特定の相を形成する高分子鎖のみにこうした機
能性分子構造を修飾することによって、容易にドーパン
トを特定の相に偏在させることが出来る。
【0034】さらには特定のドーパントと結合しやすい
構造を高分子鎖の主鎖中あるいは側鎖中に導入して、相
分離構造を形成する前あるいは後にドーパント蒸気、ド
ーパント溶液などに曝すことによってドーパントを高分
子鎖に導入しても良い。たとえは高分子主鎖中にイソプ
レンユニットやブタジエンユニットなどの二重結合を有
する構造を導入すれば、たとえば酸化オスミウムなどと
反応させることによってオスミウムを高分子中にドーピ
ングすることができる。またキレート構造を導入すれば
金属イオンなどをドーピングすることが出来る。キレー
ト構造は主鎖中に導入されても、ポリアクリル酸エステ
ルのエステル部位などに置換基として導入しても良い。
さらには例えばビリジニウム塩構造などイオン性基を有
するイオン交換樹脂構造を導入すれば、対イオン交換に
よって金属イオンなどをドーピングできる。
【0035】さらに本発明の相分離構造を形成するのに
は、上述したようなブロック共重合体あるいはグラフト
共重合体を原料として用いる以外にも様々な方法により
作製出来る。
【0036】例えば、2相からなる相分離構造を形成す
る際に、一方の相を形成する高分子と、もう一方の相を
形成する高分子のモノマーとを混合し、しかる後に加熱
や光照射、あるいは触媒添加などの方法によってモノマ
ーを重合させてもよい。この際、高分子材料の方に、モ
ノマーと反応して結合を形成可能な末端基あるいは側鎖
基を導入することによって、それぞれの相の高分子成分
を有するブロック共重合体あるいはグラフト共重合体が
生成され、結果的に原料としてブロック共重合体あるい
はグラフト共重合体を用いたのと同様な界面が接着され
た相分離構造を形成することが出来る。
【0037】さらには互いに非相溶で、相補的に結合可
能な末端基をそれぞれ導入した2種のテレケリックポリ
マーを混合した後、末端基を結合して混合系中でブロッ
ク共重合体となすリアクティブプロセッシング法によっ
て、相分離構造を形成することも出来る。
【0038】また例えはポリイソプレン鎖、ポリブタジ
エン鎖などの主鎖に二重結合を有するポリマー鎖と所望
のポリマー鎖とのブロック共重合体あるいはグラフト共
重合体ポリマーを用いて相分離構造を形成した後、主鎖
に二重結合を有するポリマ鎖をオゾン処理などの方法に
よって除去する。生じた多孔質体の空孔部内表面に重合
反応開始基を化学的に導入する。しかる後にこの多孔質
体を必要なモノマー溶液などに浸漬して、重合反応をお
こして空孔内に重合体を充填し、界面が接着された本発
明の相分離構造体を形成しても良い。またこの際、電解
重合反応を利用しても良い。
【0039】また本発明の機能素子の相分離構造を形成
する各相の高分子成分は、必ずしも相互に非相溶である
必要は無い。というのも、上述したように、たとえばこ
れらの高分子成分の前駆体高分子が相互に非相溶であれ
さえすれば、これら前駆体高分子を用いることによって
相分離構造は形成される。こうして前駆体高分子を用い
て相分離構造を形成した後に、加熱や光照射、触媒添加
などの方法によって最終的な高分子材料に変換すればよ
い。この際、反応条件を適切に選択することによって、
前駆体高分子によって形成された相分離構造が破壊され
ることなく変換反応を行うことが出来る。相分離構造が
破壊されないように、変換反応は前駆体高分子のガラス
転移点温度以下で行うことが望ましい。このため必要に
応じて変換反応を促進する触媒を用いると良い。
【0040】たとえば、ポリパラフェニレン類は一般式
で示されるようなシクロジエンモノマー1を重合した前
駆体ポリマーから合成することが出来る。このモノマー
(以下PPPモノマーと称す)は、ラジカル重合法など
により、容易に他のオレフィン系モノマー(たとえばア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、
ビニルアルコールなど)とのブロック共重合が可能であ
る。またエステル基の置換基部分(下式R)が異なる互
いに非相溶のPPPモノマー同士のブロック共重合体あ
るいはグラフト共重合体でもよい。
【化1】 さらにはポリアクリロニトリル鎖を200℃以上好まし
くは400℃以上の温度で熱処理することによってピリ
ジン型のラダー状導電性ポリマを生成させてもよい。
【0041】相分離構造を安定化するために、高分子材
料に架橋剤を添加したり、架橋性基を導入することによ
って、相分離構造形成後に高分子材料を相互に三次元的
に架橋してもよい。このような架橋によって本発明の機
能素子の熱的あるいは機械的な強度などをさらに向上さ
せることが出来、耐久性に優れた機能素子を形成するこ
とが出来る。上述の前駆体高分子から変換反応を行う際
も、架橋を行うことが好ましく、架橋によって場合によ
ってはガラス点移転温度以上で変換反応を行うことも容
易になる。
【0042】素子の耐熱性などの耐久性を考慮すると各
相は非相溶である方が良い。しかし非相溶でない相から
構成される相分離体であっても、相を形成する高分子鎖
を相互に架橋するなどして耐久性を改善することが出来
る。
【0043】これまで述べてきたような共連続相分離構
造は、A相およびB相がそれぞれ三次元網目構造を形成
しており、この三次元網目構造が相互にうめ合うように
して、絡み合っている。各相はそれぞれ連続しているた
め、成形体中の各々の全ての相分離ドメインが接続され
た状態と考えることが出来る。またA相とB相は入り組
んだ三次元網目状構造なため、A相とB相の界面の面積
は非常に大きい。すなわちA相、B相それぞれに電極端
子を接続した本発明の機能素子の構造は、非常に単純化
すれば、従来のA層とB層の積層構造を有する積層素子
と同様の構造であると考えられる。しかしながら本発明
の機能素子構造は、このような積層素子と比較して、A
相とB相の接合界面の面積(各相の単位体積当たりの界
面面積)を非常に大きくすることが出来る。そのため、
A相とB相の間のキャリアー(電子、ホールあるいはイ
オン)の交換が非常にスムーズに進行するため、従来の
薄膜を積層したタイプの機能素子と比較して、高い出力
や応答速度を得ることが出来る。
【0044】さらに本発明の機能素子においては、既述
したようにA相とB相の界面の剥離などに対する耐久性
を飛躍的に向上させることが出来る。上述したような従
来の積層素子においては多くの場合、A層とB層の界面
が剥離したり、大きな電界などが印可されることによる
変性による劣化が起こりやすく、素子の耐久性を高くす
ることが非常に難しかった。しかしながら本発明の機能
素子においては、A相、B相各々の成分を高分子鎖とし
て有するブロック共重合体あるいはグラフト共重合体か
ら形成され、高分子鎖が界面を貫通している。つまり界
面は、もともと高分子鎖を構成する化学結合によって完
全に接着されている。そのため剥離や劣化が非常に起こ
りにくく、耐久性に優れる上に、キャリアーの移動がス
ムーズに行われる。こうした特性は従来の単なるブレン
ドによる相分離構造素子では実現することができない。
【0045】上述したような界面が接着することによっ
て発現される耐久性や機能の向上は、界面において化学
結合を形成する高分子鎖が多い程良好に発現される。界
面が接着された相分離体は、特定の1相を構成する高分
子鎖のホモポリマーのみを溶解する溶媒でそれぞれ洗浄
しても、高分子鎖が溶出しない。ブロック共重合体ある
いはグラフト共重合体、特に分子量分布Mw/Mnが
1.1以下と狭い共重合体から形成される相分離体にお
いてはこの傾向が顕著である。そこで界面における接着
の度合いは、特定の1相(以下被抽出相と称す)を構成
する物質(ブロック共重合体からなる相分離体の場合に
は特定のブロック鎖と、グラフト共重合体の場合にはグ
ラフト鎖と同程度(重量平均分子量が±50%以内)の
分子量のホモポリマー)を良好に溶解する(このましく
は10wt%以上溶解する)十分な量の溶媒で相分離体
を洗浄した際の、洗浄後の被抽出相の残存率が高い程良
い。残存率は好ましくは被抽出相の内、20wt%以
上、さらに好ましくは50wt%以上、望ましくは90
wt%以上であることが良い。洗浄に用いる溶媒には、
被抽出相を構成する物質の溶解度が、その他の相を構成
する物質の溶解度の5倍以上であるものを用いる。洗浄
は好ましくは膜厚1μm以下のフィルム状として、相分
離体を溶媒中に好ましくは攪拌しながら浸漬して、溶媒
中に溶出してくる被抽出相の量が飽和するまで行う。
【0046】高分子鎖Aと高分子鎖Bからなるブロック
共重合体あるいはグラフト共重合体を用いた相分離構造
においては、A相とB相の界面は、高分子鎖Aと高分子
鎖Bとの結合点がシート状に配列して形成されている。
つまり結合点に各種機能性分子を導入すると、界面にこ
の機能性分子の薄層からなる第3の連続相であるC相を
形成することができる。たとえば機能性分子として光電
荷発生分子を用い、高分子鎖としてそれぞれ電子輸送性
高分子鎖とホール輸送性高分子鎖を用いると、非常に高
効率な光電変換素子を形成することが出来る。また例え
ば機能性分子の代わりに非共役性の絶縁性の分子を用
い、高分子鎖として両方とも共役性高分子鎖を用いる
と、非常に薄い絶縁層で分離された半導体あるいは導体
の接合界面を形成することが出来る。C相は高分子鎖の
凝集体でも良く、A鎖―C鎖―B鎖からなるトリブロッ
ク共重合体ポリマを用いることによって、共連続構造を
形成するA相とB相の界面にC相の連続相が形成された
構造が形成できる。この場合、たとえばA相、B相それ
ぞれが別々のダイヤモンド骨格を持ち、それらをつなぐ
空間がC相となっているOTDD構造(ordered
−tricontinuous double−dia
mond structure)などを形成出来る。O
TDD構造を形成する場合、C相の体積分率は共に40
〜70%好ましくは45〜55%に設定することが望ま
しい。またこの際、A相とB相の体積分率の比=A相の
体積分率/B相の体積分率が0.7〜1.3、好ましく
は0.9〜1.1であることが良く、1であることが望
ましい。
【0047】こうしたトリブロック共重合体ポリマーの
相分離を用いる場合には、A鎖、B鎖、C鎖をそれぞれ
親水性ポリマー鎖、疎水性ポリマー鎖、フッ素系ポリマ
ー鎖の3種の組み合わせ(順不同)とすると良好な相分
離構造を形成することができる。
【0048】この際、オリゴあるいはポリシロキサン類
たとえばポリ(ジt―ブトキシシロキサン)、ポリ(ジ
i−プロポキシシロキサン)などのオリゴアルコキシシ
ロキサン、あるいはポリアルコキシシロキサンを共役性
高分子鎖A,Bの結合部分の高分子鎖Cとして用いたト
リブロック共重合体を用いると、A,B相の界面にシリ
コン酸化膜を形成することが出来る。なぜならたとえば
オリゴ(ジt―ブトキシシロキサン)がシート状に凝集
した後に、好ましくは酸触媒を作用させながら加熱する
ことによって、t―ブトキシ基の脱離および生成したシ
ラノール基の脱水縮合反応が起こり、シリコン酸化膜が
生成するからである。こうした界面に形成される薄膜は
非常に薄くすることが可能で、しかも原理的に欠陥が生
じにくいため、例えばコンデンサーや有機FET素子を
形成する際などに非常に有用である。
【0049】またポリシロキサン代わりにポリシランを
用い、相分離構造形成後に光酸化や熱酸化などによって
酸化して、シリコン酸化膜を形成しても良い。例えばポ
リ(メチルフェニルシリレン)やポリ(フェニルシリレ
ン)などが良好に用いられる。
【0050】さらにはPOSS(Polyhedral
Oligomeric Silsesquioxan
e:ポリシロキサンT立方体)などのシロキサンクラ
スターなどを主鎖中あるいは側鎖に有する高分子を用い
て、シリコン酸化膜を形成してもよい。例えば、下記化
学式に示されるようなメタクリレートT立方体2など
を重合したものが良い。
【化2】 複数のC相が存在しても良い。たとえば高分子鎖A,B
の間に存在するC部分が複数、複数種の機能分子の連鎖
を用いても良いし、例えばC部分が複数種のブロックか
ら構成されるブロック共重合ポリマ鎖からなっていても
良い。例えばC部分がジブロック共重合ポリマ鎖の場合
は全体としてテトラブロック共重合体ポリマを用意して
相分離体を形成すれば良い。こうした相分離体は後述す
るように、発光素子、光電変換素子、トランジスタ、コ
ンデンサなどに良好に用いることができ、界面面積の増
大などによる性能向上のみならず、ポリマーを塗布など
するだけで複雑な積層構造と同等の構造を実現できるた
め、製造工程を簡略化することができる。
【0051】さらにC相をポリシロキサンなどの気体透
過性の良いポリマーとしたり、ポリエチレンオキサイド
のように吸湿性の良いポリマーなどの物質透過性の相と
すると、ガスセンサーやpHセンサーなどに用いること
ができる。
【0052】グラフト共重合体の場合も、A鎖を主鎖と
した場合、枝別れ鎖がB鎖とC鎖のジブロック共重合体
であり、かつB鎖がC鎖を介してA鎖に結合した構造と
することによって、同様な3相の連続相からなる相分離
構造を形成することが出来る。
【0053】A相およびB相の親和性の差を利用するこ
とによってA相のみあるいはB相のみに電極端子のコン
タクトを採ることが出来る。つまり、たとえば電極端子
表面がA相と親和性が良く、B相とは親和性が悪い場
合、A相、B相を形成する高分子混合物あるいはブロッ
ク共重合体を電極端子上に塗布あるいは電極端子上で溶
融成形するだけで、電極端子をA相のみと接触すること
が出来る。つまり相分離の過程で、電極端子表面との接
触面ではA相が選択的に凝集するからである。一方の電
極表面をA相と、他方の電極表面はB相と親和性が良い
ものとすると、それぞれの相に選択的に電極を接続する
ことが出来る。例えば相分離膜が二枚の平行平板電極間
にサンドイッチされた構造の素子の場合、相分離膜ある
は相分離する前の組成物膜を二枚の電極ではさんで密着
させ、しかる後に膜を形成する各相のガラス転移点温度
以上に保持することによって、上述したような選択的な
電極の接続を行うことが出来る。電極端子表面に特定の
相との親和性を持たせるためには、最も簡単には電極端
子表面にその相と同じ高分子成分を製膜すればよい。ブ
ロック共重合体を用いて相分離構造を形成する際にも、
一方のブロックを形成するところの高分子鎖からなるホ
モポリマーを製膜すればよい。本手法は、OTDD相分
離構造など三相以上の相からなる相分離体の各相へ選択
的に電極を接続する際に特に有効である。A相、B相の
二相からなる相分離構造の場合、各電極表面がそれぞれ
A相、B相と同じ物質で被覆されていれば、この電極と
相分離体を密着させることによって容易に各相への選択
的な接続を形成することが出来る。
【0054】このように電極表面を一方の相と親和性の
高いものとすることで容易に各相への選択的な接続を形
成することが出来る。しかしこうした親和性の高い電極
面の影響を受けて、電極との界面近傍がバイコンティニ
ュアス構造から電極表面に平行に層状構造が形成された
ラメラ相に変化してしまうことがある。このため電極を
接触する前にあらかじめバイコンティニュアス相分離構
造を形成し、しかる後に電極を接触させて、電極表面近
傍のみを選択的にアニーリングして再相分離させるのが
良い。この際、再相分離させる領域は、バイコンティニ
ュアス構造の網目構造の開口径以下さらに好ましくは開
口径の1/2以下であることが望まれる。さらにはバイ
コンティニュアス構造の相分離体と電極表面との界面に
接続用の接続層を挿入しても良い。接続層はバイコンテ
ィニュアス構造を形成しているブロック共重合体あるい
はグラフト共重合体ポリマーと同じブロック共重合体あ
るいはグラフト共重合体ポリマー、あるいはそれぞれの
ブロックポリマー鎖のホモポリマーの混合物、あるいは
バイコンティニュアス構造を形成している各相とそれぞ
れ親和性の良いポリマー鎖からなるブロック共重合体あ
るいはグラフト共重合体や、バイコンティニュアス構造
を形成している各相とそれぞれ親和性の良いポリマーあ
るいはアモルファス有機化合物の混合物から形成する。
こうした接続層はバイコンティニュアス相分離体を相分
離させるのに必要な熱処理温度以下の温度で熱処理させ
て相分離させるのが好ましい。またこの際、バイコンテ
ィニュアス相分離体を架橋などして相分離構造を固定し
てしまうのが良い。
【0055】電極への選択的な接続を行うには、上述し
たような電極表面と各相の親和性の差を利用する以外
に、例えば無電解めっきなどで親水性相の露出面のみに
電極を析出させる方法なども用いられる。
【0056】こうした選択的な電極への接続は、相分離
体と電極との接触面積に対して、一方の相が電極と接し
ている面積が、80%以上、好ましくは95%以上、よ
り好ましくは98%以上であることが短絡等の素子性能
を低下させる要因を除去できるため良い。どの程度選択
的な接続が行われているかは透過型電子顕微鏡などの観
察によって明らかとなる。
【0057】一般的には素子の相分離体と電極の接触界
面を電極と垂直に切り出した断面を透過型電子顕微鏡に
よって観察し、断面の界面における一方の相の接触長の
全体の界面長に対する割合が、90%以上、好ましくは
95%以上、より好ましくは98%以上であることが良
い。この際、互いに直交する2つの切断面で切断した場
合の平均値を用いる。界面長は1μmを観察することが
良い。
【0058】もちろん上述したような選択的な接続を行
わずとも、電極の仕事関数と各相の電子親和力を勘案す
れば、電子的には選択的な接続を行ったのと等価な状態
を達成することも可能である。すなわち電極として一方
の相とはショットキー接続となり、もう一方の相とはオ
ーミック接続となるようにすれば良い。ただしこうした
場合も、あわせて選択的な接続を行った方がより良い。
【0059】以上述べたように、ブロック共重合体ある
いはグラフト共重合体ポリマーから形成できる三次元共
連続ナノ相分離構造は非常に微細でありながら規則的で
あり、様々な機能素子に好適な構造である。そこでブロ
ック共重合体あるいはグラフト共重合体ポリマーから形
成される三次元共連続ナノ相分離構造を鋳型として用い
て、他のポリマーやポリマー以外の材料がバイコンティ
ニュアス構造、好ましくはOBDD構造やGyroid
構造を形成している相分離体を作製し、これに電極を接
続することによって本発明の機能素子を形成しても良
い。
【0060】この場合、バイコンティニュアス構造の少
なくとも1つの相を除去可能な相とし、この相を相分離
後、選択的に除去することによって空隙を形成し、この
空隙に他のポリマーやポリマー以外の機能材料を充填す
れば良い。 この際、機能性ポリマー相と除去可能ポリ
マー相からなる相分離体を用いて、除去可能相を除去し
て機能性ポリマーのバイコンティニュアス構造の多孔体
を形成する。しかる後に生じた空隙に他の機能材料を充
填して、直接的に機能素子を形成してもよいし、最初に
バイコンティニュアス構造の多孔体を形成して、これを
鋳型として順次機能性材料をバイコンティニュアス構造
に成形してもよい。たとえば最初に第1の相を除去して
バイコンティニュアス構造の多孔体を形成し、この空孔
に第1の機能材料を充填する。しかる後に第二の相を選
択的に除去して、第1の機能材料の多孔体を形成する。
しかる後にこの空孔に第二の機能材料を充填して本発明
の機能素子の相分離体を形成しても良い。
【0061】こうしたバイコンティニュアス構造の多孔
体は、一方の相を溶媒抽出や反応性プラズマエッチング
などの気相エッチングなどの手法によって選択的に除去
することによって形成することが出来る。
【0062】たとえばポリイソプレンやポリブタジエン
のような主鎖に二重結合を有するポリマー鎖はオゾン分
解などの手法によって容易に主鎖切断反応を起こすた
め、溶剤抽出などの手法によってこれらの相を選択的に
除去することが出来る。この際生じた空隙にたとえば電
鋳や無電解めっきなどの手法によって金属や金属酸化
物、導電性ポリマーなどを充填すればよい。
【0063】主鎖切断を起こすポリマーとしては上述の
ようにオゾンのような主鎖切断剤との反応によって主鎖
切断するものでも良いし、熱反応あるいは光反応によっ
て主鎖切断させても良い。例えばポリエチレンオキシド
鎖などは容易に熱分解させることが出来るし、ポリ(フ
ェニルイソプロペニルケトン)のように光照射するとN
orrish Type 1反応を起して主鎖切断反応
を起こすものを用いても良い。ポリシラン鎖も光照射に
よって主鎖切断反応を起こしやすいため良い。
【0064】またポリ(メチルメタクリレート)、ポリ
(トリフルオロメチル−α−クロロアクリレート)、ポ
リ(フルオロアルキルメタクリレート)などの電子線照
射(またはβ線照射)によって主鎖開裂反応を起すポリ
マーを一方の相とすれば、相分離体を電子線照射後、適
当な溶媒で洗浄するなどすることによって除去すること
が出来る。この際、もう一方の相を側鎖にグリシジル基
などのエポキシ基や二重結合、あるいは三重結合など電
子戦照射によって架橋しやすいポリマーとすれば、溶媒
洗浄による除去操作の選択性が向上し好ましい。照射量
は1グレイ以上が良い。
【0065】これらの主鎖切断反応を促進する光酸発生
剤などの触媒や、光増感剤などを添加しても良い。この
際、分解しようとする相との親和性が良い添加剤を選択
することによって、添加剤を分解しようとする相へ選択
的にドーピングすることができ、分解反応を有効に促進
することが可能となるばかりでなく、もう一方の相への
副反応などの好ましくない影響を抑制することができ
る。
【0066】こうした光照射や電子線照射などのエネル
ギー線によるバイコンティニュアス構造の多孔体の製造
工程は、 少なくとも1相がエネルギー線の照射によって主鎖切
断反応を起すポリマー鎖の凝集相(これを以下、分解性
相と称す)であることを特徴とするブロック共重合体あ
るいはグラフト共重合体高分子からなるバイコンティニ
ュアス相分離構造体にエネルギー線を照射する工程と、 照射後、分解性相を湿式あるいは乾式のエッチング手
法によって除去する工程を包含することを特徴とする。
こうした工程はバイコンティニュアス相分離構造体をシ
ート状にして、ロールtoロールの連続工程で行うこと
が好ましい。またエネルギー線としては可視光あるいは
紫外光などの光照射、電子線(β線)の他に、α線、γ
線、X線、重粒子線などを用いることが出来る。電子
線、γ線などのエネルギー線照射は紫外線照射などの光
照射と比較して、より相分離体内部深くまで入射するこ
とが可能なため、適用可能な相分離体の形状や膜厚など
の範囲が広く好ましい。
【0067】また特定の相を除去するのに、かならずし
もその相のポリマーの主鎖切断を行う必要はない。相分
離構造を形成しているブロック共重合体のブロック間、
あるいはグラフト共重合体の主鎖と側鎖の連結部分を切
断すれば、溶媒抽出などの方法によって所望の相のポリ
マーを除去することが出来る。こうした場合、A−C−
B型のトリブロック共重合体、あるいはA鎖からなる主
鎖に側鎖としてB−C型ジブロック共重合体鎖がC鎖を
介してA鎖の結合したグラフと共重合体を用いて共連続
構造を形成したのちに、Cポリマー鎖の主鎖切断反応を
起こし、Aポリマーが不溶あるいは難溶でCポリマーの
分解物およびBポリマーを溶解する溶媒によってB相を
抽出し除去しても良い。Cポリマーとしては、たとえば
上述したような主鎖に二重結合を有するポリジエン類や
ポリシラン類など、あるいはポリメチルメタクリレート
など電子線照射で主鎖開裂するポリマー類などが良好に
用いられる。
【0068】またはCポリマー鎖の代わりに低分子の化
学結合構造であってもよい。この化学結合構造も熱や光
あるいは酸などの触媒などによって開裂するものが好ま
しく、例えば二重結合やエステル結合などが良好に用い
られる。
【0069】以上の方法において、溶媒抽出の際に用い
る溶媒は特に限定されず、さまざまな溶媒を用いること
ができ、除去する相を良好に溶解できる溶媒を用いれば
良い。しかしながら酢酸イソアミル、プロピオン酸ベン
ジル、酪酸エチルなどのエステル類やα−ピネン、β−
ピネン、γ−テルピネン、δ−3−カレン、リモネン、
テルピレンなどのテルペン類などを用いると、低毒性で
ある上に廃液処理などの工程を簡略化することが出来良
い。特にd―リモネンは人体、環境に対する安全性の点
などから特に好ましい。これらの溶媒は共重合体ポリマ
ーの塗布溶媒としても好適に用いられる。
【0070】また例えばA−C−B型のトリブロック共
重合体やから形成されるOTDD構造や、A鎖からなる
主鎖に側鎖としてB−C型ジブロック共重合体鎖がC鎖
を介してA鎖の結合したグラフト共重合体から形成され
る、A相とB相の界面にC相が形成されるところのOT
DD構造などの三相の連続相からなる共連続構造におい
て、A相とB相を除去して、生じた空隙に金属や金属酸
化物などの導電材料や半導体材料を充填しても良い。例
えばC相をポリシリコーン相、特にポリジアルコキシシ
ロキサンの様な三次元架橋可能な絶縁層とし、A相、B
相を除去した空隙に金や銅などの金属を電鋳や無電解め
っきなどの手法で充填すると、高容量のコンデンサーが
形成できる。この際、陰極側、陽極側それぞれをA相、
B相それぞれと親和性の良い表面で被覆するなどして、
陽極にはA相のみが、陰極にはB相のみが接触した状態
に相分離させておくことは言うまでもない。
【0071】またこうして電鋳などの手法で金属や金属
酸化物などを充填した後、溶剤洗浄などの湿式エッチン
グやリアクティブプラズマエッチングなどの気相エッチ
ングなどによって、高分子相を除去して、金属や金属酸
化物などの三次元網目状のバイコンティニュアス構造の
多孔体を形成する。しかる後に、この多孔体に所望のホ
ール伝導性あるいは電子伝導性の物質を含浸して充填し
てもよい。充填する最には、例えばスターバースト型の
有機アモルファス低分子などの場合は、溶融して含浸す
れば良いし、有機高分子の場合は、溶液を含浸してもよ
い。また金属酸化物半導体や化合物半導体などの場合は
ゾル液を含浸するなどすればよい。
【0072】電極端子の形状は特には限定されず、平板
状、薄膜状、多孔質膜状、棒状、繊維状、網目状、点
状、チューブ状の無機または有機の導体または半導体を
用いることが出来、櫛形電極のようなバターン電極を用
いても良い。また上述したようなバイコンティニュアス
構造の三次元網目状多孔体を用いることも出来る。
【0073】さて、およびの形態を有する機能素子
構造は例えば、光電変換素子、太陽電池、発光素子、有
機FET素子、コンデンサ、エレクトロクロミック素
子、ポリマー二次電池などに用いることが出来る。以下
に各用途に適した素子構造および相分離構造の詳細につ
いて述べる。なお以下の説明にはブロック共重合体を用
いた例を中心として述べるが、これまで述べてきたよう
に、同様のことがグラフト共重合体によっても可能であ
ることは言うまでもない。 光電変換素子および太陽電池 光電変換素子あるいは太陽電池においては、一般的には
相分離構造体が平行平板電極に挟まれて配置される。な
お櫛形電極上に相分離構造体膜が形成されているもので
も良い。電極材料は特に限定されないが、平行平板電極
である場合、少なくとも一方の電極はITO電極、フッ
素をドーピングした酸化スズなどの透明電極であること
が好ましい。またA相、B相がそれぞれ異なる片一方の
電極のみに接触していることが好ましい。このためそれ
ぞれの電極表面と相分離構造体の間にA相、B相それぞ
れの高分子成分の薄膜が形成されていることが好まし
い。この薄膜は多くの場合、高分子鎖A,Bそれぞれの
ホモポリマーを塗布するなどして形成する。この薄膜の
膜厚は後述する相分離構造の網目の開口部の平均径より
小さいことが好ましい。A相はP型半導体性あるいはホ
ール輸送性高分子鎖Aより、B相はn型半導体性あるい
は電子輸送性高分子鎖Bよりなる。具体的にはたとえば
A相はポリビニルカルバゾール類、トリアリルアミン類
やオリゴチオフェン類、オリゴピロール類などを側鎖に
有するポリアクリル酸エステルやポリメタクリル酸エス
テルなど、あるいはポリパラフェニレンビニレン類やポ
リパラフェニレン類、ポリアセチレン類などが、B相と
しては主鎖中あるいは側鎖としてペリレン類やフラーレ
ン類あるいはオキサジアゾール類やトリアゾール類など
の含窒素複素環化合物類などを導入した高分子鎖が用い
られる。またA相、B相としてp型およびn型ドープし
たポリアセチレンやp型ドープしたポリピロール誘導体
とn型ドープしたポリチオフェン誘導体などの組み合わ
せの共役性高分子鎖を用いてもよい。また例えばC相と
してHOMO(最高被占価電子帯)準位がホール輸送性
高分子鎖AのHOMO準位よりも低く、LUMO(最低
非占価電子帯)準位が電子輸送性高分子鎖BのLUMO
準位よりも高い光増感色素分子構造を導入すると、さら
に効率が向上する。さらにはA鎖、B鎖を導電性の共役
性高分子鎖とし、C相を光励起電子移動が可能なC1
部、C2部の二つのブロックから構成される分子構造の
凝集構造とすることによって(たとえばA鎖―C1鎖―
C2鎖―B鎖からなるテトラブロック共重合体ポリマか
ら形成できる)、チャージアップによる光電変換効率の
低下を起こしにくい素子を形成することができる。この
際たとえばそれぞれA鎖、B鎖をポリチアナフテン誘導
体からなるポリマ鎖とし、Brなどでドーピングした
ものをA相、B相として用いると、A相、B相は可視光
に対してほぼ透明となりたとえば太陽電池などとして用
いる場合、高効率な発電を行うことができる。
【0074】相分離形態はOBDD構造の共連続相分離
構造であることが好ましい。また光の散乱を押さえ、十
分な透過率を確保し、かつ界面面積を増大するために、
網目の開口部の平均径は200nm以下が好ましく、よ
り好ましくは100nm以下、更に好ましくは30nm
以下であることが好ましい。理想的には5〜10nmで
あるとよい。
【0075】さらには同様にA鎖―C鎖―B鎖(ただし
C鎖の分子量はA鎖、B鎖と比較して充分小さい。A鎖
とB鎖は非相溶)のトリブロック共重合体を用い、A
鎖、B鎖をそれぞれ電子伝導性、ホール伝導性高分子
鎖、C鎖をイオン導電性高分子鎖とする。相分離体を形
成する際、たとえば溶液からキャストなどする際に、可
逆的に酸化還元可能な電解質塩を溶解した溶液からキャ
ストするなどして、C相に可逆的に酸化還元可能な電解
質塩が溶解したトリコンティニュアス構造を形成すれ
ば、電気化学光電変換素子を形成することが出来る。こ
の際、電解質塩の酸化還元準位は、A鎖が光励起される
場合、A鎖のLUMOよりも高く、B鎖のLUMOより
も低いものを、B鎖が光励起される場合、A鎖のHOM
Oよりも高く、B鎖のHOMOよりも低いものを、A
鎖、B鎖いずれも光励起される場合、A鎖のLUMOよ
りも高く、B鎖のHOMOよりも低く設定されることが
良い。また必要に応じてA相、B相に光増感色素をドー
ピングしても良いし、A相、B相とC相との界面に選択
的にドーピングしても良い。この場合、A鎖、B鎖とC
鎖との結合部位に光増感色素構造を導入すれば良い。 発光素子 発光素子においても、多くの場合、平行平板電極に挟ま
れて本発明の相分離構造体が配置された構造を成す。以
下に代表的な構造を図示する。構造1、2は両電極から
注入された正負のキャリアーの再結合効率を向上させ
る。構造3、4、5、6、7は電極と発光層あるいは電
荷輸送層との接触界面の面積を増大させ、電極からのキ
ャリアー注入効率を増大させる。導電性高分子鎖として
はポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類
などが用いられ多くの場合、十分なドーピングが行われ
る。またポリアクリロニトリルを熱処理したラダーポリ
マーなども用いることが出来る。
【0076】また光電変換素子の項で述べたようなトリ
ブロック共重合体あるいはテトラブロック共重合体など
を用いて、三相あるいは四相が連続した共連続構造を用
いても良い。例えばA鎖―C鎖―B鎖(ただしC鎖の分
子量はA鎖、B鎖と比較して充分小さい)のトリブロッ
ク共重合体を用いてA相、B相が三次元共連続相分離構
造を形成し、しかもA相とB相の界面にシート状のC相
の連続相が形成された相分離構造体を形成する。この際
例えばA相を電子伝導性相、B相をホール伝導性相、C
相を発光相とすれば、三層からなる積層構造素子と同等
な構成を形成することが出来る。同様にテトラブロック
共重合体を用いれば四層の積層構造と同等な構成とな
る。このように本発明の素子においては、一層が数〜数
十nmオーダの積層構造と等価な構造を媒体中に自己発
展的に形成することができる。そのため例えばA鎖−C
1鎖−C2鎖−B鎖(各ブロックの分子量:A鎖、B鎖
>>C1鎖、C2鎖)からなるテトラブロック共重合体
を用いて、連続な4相からなる共連続構造を形成し、か
つA相(A鎖が凝集した相。)、B相(B鎖が凝集した
相)を導電相、C1鎖をホール輸送相、C2鎖を電子輸
送および発光相とする。この素子は薄層のC1相とC2
相を積層した2層積層EL素子と等価な構造となる。し
かもこの相分離構造体をいかような形態に成形しても、
この関係は変化しない。つまり本発明の相分離構造体素
子を用いれば、プロセスが煩雑であった薄膜積層型の素
子と等価な素子を簡便に製造することが可能であるばか
りでなく、素子形態の自由度がます。例えば繊維状にす
ることも出来る。また電極構造も一般的な平行平板電極
でなく櫛形電極を用いても十分な性能を発現することが
可能となる。しかも相間の界面面積は増大し、かつナノ
構造により電界の集中効果のためにキャリアの相間の注
入効率が増大するなどの効果があるため大幅な性能向上
も可能となる。 有機トランジスタ素子 たとえばトリブロック共重合体を用いて、三相が連続し
た共連続構造を用いて形成される。例えばA鎖―C鎖―
B鎖(ただしC鎖の分子量はA鎖、B鎖と比較して充分
小さい)のトリブロック共重合体を用いてA相、B相が
三次元共連続相分離構造を形成し、しかもA相とB相の
界面にシート状のC相の連続相が形成された相分離構造
体を形成する。この際A相を導電相とし、B相を半導体
相、C相を絶縁相とする。この相分離構造体にゲート電
極と一対のソース電極、ドレイン電極を設置すれば絶縁
ゲート型のトランジスタ素子を形成することが出来る。
【0077】この際、ゲート電極表面はA鎖のホモポリ
マなどを塗布するなどしてA相と親和性を高くし、ソー
ス電極、ドレイン電極表面はB鎖のホモポリマを塗布す
るなどしてB層との親和性を高くすれば、ゲート電極は
A相と、ソース電極、ドレイン電極はB相と選択的に接
触することとなる。こうした三相共連続構造体のトラン
ジスタは、ゲート電極が三次元網目状に半導体層に侵入
した構造となっているため、ゲート長にたいして実効的
なゲート幅を増大させることが出来るため、大きなON
電流が得られる。
【0078】またA鎖―B鎖からなるジブロック共重合
体から形成されたA相、B相からなる共連続構造体にお
いて、A相とB相界面をショットキー接合とすれば、シ
ョットキーゲート型トランジスタ素子を形成することも
出来る。
【0079】この際、1対のかみ合った櫛形電極とこの
櫛形電極と対向するシート状電極を配置し、櫛形電極と
シート状電極との間の空隙に相分離体が充填した構造と
するのがよい。この際、櫛形電極の1方は、導電相と絶
縁相とのみ接触させ、これをゲート電極とし、櫛形電極
の他方とシート状電極は半導体相と絶縁相とのみ接触さ
せて、それぞれソース電極とドレイン電極とするのが良
い。 コンデンサ たとえばトリブロック共重合体を用いて、三相が連続し
た共連続構造を用いて形成される。例えばA鎖―C鎖―
B鎖(ただしC鎖の分子量はA鎖、B鎖と比較して充分
小さい。A鎖とB鎖は非相溶)のトリブロック共重合体
を用いてA相、B相が三次元共連続相分離構造を形成
し、しかもA相とB相の界面にシート状のC相の連続相
が形成された相分離構造体を形成する。この際A相、B
相を導電相あるいは半導体相、C相を絶縁相とする。こ
の相分離体に陽極と陰極を設置する。この際、陽極表面
はA鎖のホモポリマなどを塗布するなどしてA相と親和
性を高くし、陰極表面はB鎖のホモポリマを塗布するな
どしてB層との親和性を高くして、陽極はA相と、陰極
はB相と選択的に接触させるA相としてはドープしたポ
リアニリン類、ポリピロール類、ポリチオフェン類、あ
るいはこれらのオリゴマーを側鎖とするポリビニル類な
どのホールコンダクタが、B相としてはポリー2―ビニ
ルピリジンやポリビニルカルバゾールなどの電子供与性
高分子や高分子ポリカチオンとのTCNQとのCT錯体
や錯塩などが用いられる。絶縁相としてはポリシロキサ
ン類やポリイミド類、アルミニウム錯体などの金属錯体
や金属キレート構造を主鎖や側鎖に導入した金属錯体ポ
リマなどが用いられる。
【0080】さらには同様にA鎖―C鎖―B鎖(ただし
C鎖の分子量はA鎖、B鎖と比較して充分小さい。A鎖
とB鎖は非相溶)のトリブロック共重合体を用い、A
鎖、B鎖を導電性高分子鎖、C鎖をポリエチレンオキシ
ドやポリビニルアルコールの様なイオン導電性高分子鎖
とする。相分離体を形成する際、たとえば溶液からキャ
ストなどする際に、支持電解質塩を溶解した溶液からキ
ャストするなどして、C相に支持電解質塩が溶解したト
リコンティニュアス構造を形成すれば、A相、B相を多
孔質電極とする電気二重層コンデンサを形成することが
出来る。この際、イオン導電性高分子鎖としてはポリエ
チレンオキシドの様な非プロトン性のポリマとした方が
コンデンサの耐電圧を高く出来良い。またC相は支持電
解質塩が溶解しているのみでなく、水やエチレンカーボ
ネートなどの炭酸エステルなどのエステル類や、エチレ
ングリコールなどのエーテル類、スルホラン、塩化メチ
レンなどといった非水極性溶媒が膨潤していると、イオ
ン伝導度が向上して良い。この様なコンデンサは容量を
低下させることなく電極部位の内部抵抗を低減すること
が出来て、充電あるいは放電時の電流を大きくすること
が出来る。
【0081】またP型半導体相とN型半導体相の共連続
相分離構造体を形成し、逆バイアスの電極配置としても
よい。またA鎖をホール輸送性あるいは電子輸送性高分
子鎖とし、B鎖をイオン伝導性の高分子鎖として、電気
二重層コンデンサや電気化学光電変換素子を形成しても
良いが、上述のようにトリコンティニュアス構造とする
ほうが、素子の内部抵抗を低減でき、出力電流を大きく
することができ良い。 エレクトロクロミック素子 A鎖―C鎖―B鎖(ただしC鎖の分子量はA鎖、B鎖と
比較して充分小さい。A鎖とB鎖は非相溶)のトリブロ
ック共重合体を用い、A鎖、B鎖の少なくとも一方をそ
れぞれ可逆的な酸化還元反応によって変色する半導体性
高分子鎖とし、残りを導電性高分子鎖、C鎖をイオン導
電性高分子鎖とする。相分離体を形成する際、たとえば
溶液からキャストなどする際に、支持電解質塩を溶解し
た溶液からキャストするなどして、C相に支持電解質塩
が溶解したトリコンティニュアス構造を形成すれば、高
速応答可能なエレクトロクロミック素子を形成すること
が出来る。これは例えばA鎖―B鎖(A鎖は可逆的な酸
化還元反応によって変色する半導体性高分子鎖、B鎖は
イオン伝導性高分子鎖、A鎖とB鎖は非相溶)からなる
バイコンティニュアス相分離体に一対の電極を接続させ
た半導体相―イオン伝導相バイコンティニュアス構造素
子と比較して応答速度を向上させることが出来る。つま
り半導体相―イオン伝導相バイコンティニュアス構造素
子では、確かに半導体相とイオン伝導相との界面面積は
トリコンティニュアス構造同様大きいが、界面とイオン
伝導相に接続された電極までの距離が長く、内部抵抗の
増大や応答速度の低下を招いてしまう。ところがトリコ
ンティニュアス構造においては、半導体相と導電相の界
面に形成されたイオン伝導相は厚さが数十nm程度であ
るために、応答速度を充分早くすることが可能となる。
またA鎖、B鎖を一方をn型にドーピング可能な高分子
鎖、もう一方をp型にドーピング可能な高分子鎖とする
か、両者をいずれもn型およびp型双方にドーピング可
能な高分子鎖で形成することによって、プッシュプル型
のエレクトロクロミック素子となり、多色表示などが可
能となる上、応答性やコントラストを向上させることが
可能となる。またこのようなプッシュプル型の素子構造
はポリマー二次電池としても用いることが出来、高容
量、低内部抵抗の二次電池を提供できる。
【0082】このようにブロック共重合体を用いること
によって、バイコンティニュアス相分離構造、あるいは
トリコンティニュアス相分離構造を有する各種の機能素
子を形成することが出来る。これらの素子、とくにバイ
コンティニュアス構造を有する素子は、グラフト共重合
体やスター型のブロック共重合体などをもちいても形成
することが可能であるのは言うまでもない。またかなら
ずしもポリマー由来の材料から形成する必要も無いが、
製造の簡便さ、相分離構造制御の容易さなどから、ポリ
マーを用いて形成するのが好ましい。
【0083】以上のように本発明によれば界面面積が大
きく、かつ界面の剥離が起こりにくい高耐久性の機能素
子を提供することができる。また本発明の機能素子は単
にポリマ材料を塗布などするだけで形成することが可能
で、三相の連続相からなる相分離構造体からなる機能素
子など多層の積層構造を持った従来にない素子構造を提
供することができる。これは従来のポリマー材料のブレ
ンド系などでは形成することが不可能な構造である。さ
らに電子あるいはホールをキャリアとする導電相あるい
は半導体相を用いているため、イオン伝導相を用いた同
様の素子と比較して、素子の応答速度が速い。またイオ
ン伝導相を用いるものであっても、トリコンティニュア
ス構造であれば、イオンの輸送距離を短くすることが可
能であり、やはり応答速度を著しく向上させることが出
来る。
【0084】さて本発明の第3の形態の、導電性、半導
体性あるいはイオン伝導性であるシート状のA相および
B相が交互に積層した積層構造体と、この交互積層体に
4ケ所以上で貫入し、かつ積層面を貫通するように設置
された少なくとも1対の電極からなることを特徴とする
機能素子は、通常、これまで述べてきたようなバイコン
ティニュアス構造を有する素子と同様にブロック共重合
体、グラフト共重合体等の高分子の相分離を利用して良
好に形成することが出来る。一方の相の体積分率を40
〜60%、好ましくは45〜55%に設定することによ
って、ラメラ型に相分離させることが可能となり、本発
明の機能素子の積層構造を形成することができる。積層
構造に貫入する電極もバイコンティニュアス構造を有す
る素子と同様に、電極表面を特定の相と親和性を良くす
ることによって各相への選択的な電極の接続を実現する
ことが出来る。
【0085】こうした積層構造において例えば、A相を
n型半導体相、B相をp型半導体相とすれば発光素子、
光電変換素子などに利用できる。またA相、B相を導電
性相あるいは半導体相、C相をイオン導電相とすれば、
エレクトロクロミック素子、二次電池などを形成でき
る。さらにはC相を絶縁相とすればコンデンサなどを形
成できる。
【0086】電極は例えば繊維状の電極を織り合わせた
メッシュ状やクロス状のものなどが良好に用いられる。
このメッシュ状やクロス状の電極と積層体を複合化さ
せ、多くはシート状に成形して本発明の積層構造を有す
る素子が形成される。ブロック共重合体ポリマーやグラ
フト共重合体ポリマーからなるポリマー材料を用いる際
には、これらのポリマー材料の溶液をメッシュ状やクロ
ス状の電極に含浸させても良いし、または電極を二枚の
シート状に成形したポリマー材料でサンドイッチした
後、ホットプレスなどして複合化させても良い。複合化
した後、好ましくはポリマー材料のガラス転移点以上の
温度で加熱処理してアニーリングすることによって、良
好な相分離形状および必要に応じて電極との選択的な接
続構造を形成することが出来る。
【0087】また例えば導電性あるいは半導体性の好ま
しくは針状あるいは線状の微粒子を積層体中に分散さ
せ、かつこれらの微粒子を相互にパーコレーションさせ
ることによって電極を形成しても良い。こうした微粒子
としては、例えば針状カーボンやカーボンナノチューブ
などのカーボン微粒子、インジウムチンオキサイド(以
下ITOと称す)などの透明導電性微粒子、金属微粒子
などが良好に用いられる。さらには積層体中にめっきな
どの手法によってこのましくはデンドライト状やフラク
タル状の電極を析出させても良い。発光素子や光電変換
素子などに用いる際は特に紫外〜可視領域の光の散乱を
防ぐために、大きさが数十nmオーダーの超微粒子を用
いるのが良い。
【0088】それぞれの電極は、積層体を構成する層の
内、20%以上、好ましくは50%以上、より好ましく
は80%以上、望ましくは95%以上の層を貫通してい
ることが良い。また少なくとも1つの積層界面をそれぞ
れの電極が4カ所以上貫通している。貫通個所は好まし
くは10カ所以上、より好ましくは100カ所以上、望
ましくは1000カ所以上貫通していることが良い。
【0089】さらに貫通個所間の平均距離は、A層、B
層の層厚の平均値の好ましくは10000倍以下、さら
に好ましくは1000倍以下、より望ましくは100倍
以下、さらに望ましくは10倍以下であることが良い。
【0090】このように電極が複雑に積層体中に貫入す
ることによって、素子の内部抵抗の低減や応答速度の増
大を実現することが可能となる。
【0091】積層構造の各相の膜厚は特に限定されない
が、好ましくは2〜100nm、より好ましくは5〜5
0nm、さらに望ましくは10〜20nmであることが
よい。膜厚が厚すぎると素子の応答速度の低下や内部抵
抗の増大などの素子性能の低下を招き良くない。また薄
すぎると良好な相分離構造を形成することが困難とな
る。
【0092】また積層構造の層数は界面面積を十分確保
するため4層以上、好ましくは100層以上、さらに好
ましくは500層以上、望ましくは1000層以上であ
るのが良い。
【0093】以上詳述したように本発明によれば従来に
ない素子構造によって素子の性能を著しく向上させるこ
とが可能であり、またこうした素子構造を簡便に低コス
トで作製することが可能となり、工業的価値は非常に大
きい。 (実施例)以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。しかしながら本発明がこれらの実施例のみに限
定されるものではない。
【0094】なお以下の実施例において、リビング重合
とラジカル重合にもちいた溶媒は、いずれも金属ナトリ
ウムなどの乾燥剤を入れてリフラックスした後、蒸留し
た脱水溶媒を用いた。』また凍結脱気を行い酸素ガスの
脱気を行ってから用いた。またリビング重合およびラジ
カル重合は、アルゴンガス雰囲気下、4気圧の加圧条件
下で反応を行った。実施例1 :発光素子 ・ジブロック共重合体ポリマーの合成 リビングアニオン重合法により下記化学式に示されるジ
ブロック共重合体ポリマー3を合成した。モノマーとし
てそれぞれ下記化学式に示されるマスクトジシレン4お
よびメタクリル酸エステル5を用い、開始剤としてse
c−ブチルリチウムを用い、THF溶媒中、反応温度―
78℃でモノマを順次添加して合成した。重量平均分子
量Mw=37600、Mw/Mn=1.1、ポリシラン
ユニット分子量=26000、ポリメタクリル酸エステ
ル5ユニット分子量=11600であった。
【化3】 ・発光素子の作製 ガラス基板の一表面に、陽極として10mm×10mm
のITO電極(表面抵抗率15Ω/□)を形成した。ジ
ブロック共重合体ポリマー3のトルエン溶液をITO電
極上に塗布し膜厚100nmのジブロック共重合体ポリ
マー3層を形成した。
【0095】アルゴン気流下、150℃で8時間加熱し
てこのジブロック共重合体ポリマー3層を相分離させ
た。加熱後、ジブロック共重合体ポリマー3層上に、1
×10 ―6torrの減圧雰囲気下でアルミニウムを蒸
着して膜厚50nm、面積8×8mmのアルミニウム陰
極を形成して発光素子を作製した。加熱処理後のジブロ
ック共重合体ポリマー3層をTEM観察したところ、開
口径16nmのOBDD相分離構造が形成されていた。比較例1 ガラス基板の一表面に、陽極として10×10mmのI
TO電極(表面抵抗率15Ω/□)を形成した。マスク
トジシレン4を単独重合させたポリシラン6(Mw=2
6000)およびメタクリル酸エステル5を単独重合し
たポリメタクリル酸エステル7(Mw=12000)を
重量比13:6で混合した混合物のトルエン溶液をIT
O電極上に膜厚100nmとなるように塗布した。
【0096】さらにこのポリマー層上に、1×10―6
torrの減圧雰囲気下でアルミニウムを蒸着して膜厚
50nm、面積8×8mmのアルミニウム陰極を形成し
た。陰極形成後、アルゴン気流下、150℃で8時間加
熱してポリマー層を相分離させ、発光素子を作製した。実施例2 ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 リビングアニオン重合法を用いて下記化学式に示される
トリブロック共重合体ポリマー8を合成した。モノマー
としてそれぞれ下記化学式に示されるメタクリル酸エス
テル9、およびエチレンオキシド10、11を用い、塩
化リチウム共存下、ジフェニルメチルリチウムを開始剤
として用い、THF溶媒中、反応温度―78℃でモノマ
を順次添加して合成した。重量平均分子量Mw=447
00、Mw/Mn=1.2、ポリ(メタクリル酸エステ
ル9)ユニット分子量=11000、ポリ(エチレンオ
キシド10)ユニット分子量=22800、ポリ(エチ
レンオキシド11)ユニット分子量=10900であっ
た。
【化4】 ・発光素子の作製 ガラス基板の一表面に、陽極として10mm×10mm
のITO電極(表面抵抗率15Ω/□)を形成した。ト
リブロック共重合体ポリマー8のトルエン溶液をITO
電極上に塗布し膜厚100nmのトリブロック共重合体
ポリマー8層を形成した。
【0097】このトリブロック共重合体ポリマー8層上
に、1×10―6torrの減圧雰囲気下でアルミニウ
ムを蒸着して膜厚50nm、面積8×8mmのアルミニ
ウム陰極を形成した。陰極形成後、アルゴン気流下、1
50℃で8時間加熱してトリブロック共重合体ポリマー
8層を相分離させ、発光素子を作製した。加熱処理後の
トリブロック共重合体ポリマー8層をTEM観察したと
ころ、開口径17nmのOTDD相分離構造が形成され
ていた。比較例2 ガラス基板の一表面に、陽極として10×10mmのI
TO電極(表面抵抗率15Ω/□)を形成した。メタク
リル酸エステル9、およびエチレンオキシド10、11
をそれぞれ単独重合したポリメタクリル酸エステル1
2、ポリエチレンオキシド13、14を実施例2のトリ
ブロック共重合体ポリマー8の共重合体比と同じ重量比
で混合した混合物溶液をITO電極上に塗布して膜厚1
00nmのポリマー層を形成した。
【0098】さらにこのポリマー層上に、1×10―6
torrの減圧雰囲気下でアルミニウムを蒸着して膜厚
50nm、面積8×8mmのアルミニウム陰極を形成し
た。陰極形成後、アルゴン気流下、150℃で8時間加
熱してポリマー層を相分離させ、発光素子を作製した。
【0099】以上のようにして作製されたそれぞれの発
光素子について、7Vの直流電圧を印可して、定電圧駆
動した際の電流値I(mA/cm2)、および素子外部
で検出されるフォトン数を素子を流れたキャリア数で割
ることにより得られる外部量子収率Ψを測定した。その
結果を表1に示す。
【表1】 表1の通り、本発明のバイコンティニュアス構造、およ
びトリコンティニュアス構造を有する発光素子構造にす
ることによって発光効率を向上させることが出来た。実施例3 :発光素子 ・グラフト共重合体の合成 下記化学式に示されるシクロジエン誘導体15と、マク
ロマー16のTHF混合溶液にラジカル開始剤としてA
IBNを加え、アルゴン雰囲気下、60度、120時間
加熱して、下記化学式に示されるグラフト共重合体ポリ
マー17をラジカル共重合により合成した。重量平均分
子量Mw=21000、Mw/Mn=2.1、ポリシク
ロジエンユニット分子量=5900、マクロマー16ユ
ニット分子量=15100であった。
【化5】 ・発光素子の作製 ガラス基板の一表面に、陽極として10mm×10mm
のITO電極(表面抵抗率15Ω/□)を形成した。グ
ラフト共重合体ポリマー17の溶液をITO電極上に塗
布し膜厚200nmのグラフト共重合体ポリマー17層
を形成した。
【0100】1×10―8torrの真空下、150℃
で8時間、さらに200度で2時間加熱して、ポリシク
ロジエン鎖をポリパラフェニレン鎖に変換した。加熱処
理後のグラフト共重合体ポリマー17層をTEM観察し
たところ、平均開口径8nmのバイコンティニュアス相
分離構造が形成されていた。
【0101】熱処理後、グラフト共重合体ポリマー17
層上に、1×10―6torrの減圧雰囲気下でアルミ
ニウムを蒸着して膜厚50nm、面積8×8mmのアル
ミニウム陰極を形成して発光素子を作製した。この発光
素子の外部量子収率Ψは0.1%と良好な値を示した。実施例4 : 発光素子 ・リアクディブプロセッシングによる発光素子の作製 下記化学式に示される2種のテレケリックポリマー18
および19を官能性連鎖移動剤を用いたラジカル重合に
より合成した。カルボキシル基末端テレケリックポリマ
ー18重量平均分子量Mw=12100、Mw/Mn=
1.9、カルボキシル基末端テレケリックポリマー19
重量平均分子量Mw=4700、Mw/Mn=1.8で
あった。
【化6】 ガラス基板の一表面に、陽極として10mm×10mm
のITO電極(表面抵抗率15Ω/□)を形成した。ア
ミノ基末端テレケリックポリマー18とカルボン酸末端
テレケリックポリマー19の等モル混合溶液をITO電
極上に塗布し膜厚200nmの混合ポリマー層を形成し
た。
【0102】アルゴン気流下、150℃で24時間加熱
して、混合ポリマー層を相分離させた。加熱処理後の混
合ポリマー層をTEM観察したところ、平均開口径6n
mのGyroid型のバイコンティニュアス相分離構造
が形成されていた。
【0103】熱処理後、混合ポリマー層上に、1×10
―6torrの減圧雰囲気下でアルミニウムを蒸着して
膜厚50nm、面積8×8mmのアルミニウム陰極を形
成して発光素子を作製した。この発光素子の外部量子収
率Ψは0.2%と良好な値を示した。実施例5 :エレクトロクロミック素子 ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 リビングアニオン重合法を用いて下記化学式に示される
ジブロック共重合体ポリマー20を合成した。モノマー
として下記化学式に示されるトリチオフェン誘導体21
およびエチレンオキシドを用い、塩化リチウム共存下、
α−スチリルリチウムを開始剤として用い、THF溶媒
中、反応温度―78℃でモノマを順次添加して合成し
た。
【化7】 このジブロック共重合体ポリマー20と過剰の4―アミ
ノ安息香酸を反応させてポリオキシエチレン鎖末端の水
酸基を4―アミノ安息香酸エステルにした。この末端エ
ステル化ジブロック共重合体ポリマーと塩化鉄(III)
をクロロホルムに溶解した。この溶液にアニリンのクロ
ロホルム溶液を滴下して、末端エステル部位のアミノ基
からポリアニリン鎖を成長させ、トリチオフェン誘導体
ポリマーポリエチレンオキシドーポリアニリントリブロ
ック共重合体ポリマー22を沈殿として得た。重量平均
分子量Mw=70400、Mw/Mn=1.6、ポリト
リチオフェン誘導体分子量=18400、ポリオキシエ
チレンユニット分子量=33800、ポリアニリンユニ
ット分子量=18200。得られたトリブロック共重合
体ポリマー22を脱ドープ処理後、N−メチルー2―ピ
ロリドン溶液とした。キャスティング法により膜厚50
μmで20mm角のトリブロック共重合体ポリマー22
膜を作製した。
【0104】次に表面をそれぞれ電解重合法によってポ
リチオフェンでコーティングしたITO基板およびポリ
アニリンでコーティングした銅メッシュ電極(20mm
角)を用意し、このITO基板と銅メッシュ電極で先の
トリブロック共重合体ポリマー22膜をサンドイッチし
てホットプレスした後、アルゴン気流下150度、8時
間加熱処理した。
【0105】加熱処理後、1M硫酸水溶液に2時間浸漬
後、PETフィルムで封止して、本発明のエレクトロク
ロミック素子を作製した。この素子のトリブロック共重
合体ポリマー22膜の断面をTEM観察したところ、ト
リチオフェン誘導体ポリマー相、ポリアニリン相それぞ
れが平均開口径が約30nmの三次元網目状の連続相で
あり、両相の界面にポリエチレンオキシド相が形成され
たトリコンティニュアス構造であることが確認された。
またトリチオフェン誘導体ポリマー相、ポリアニリン相
はそれぞれITO電極表面、銅メッシュ電極表面にコー
ティングされたトリチオフェン誘導体層、ポリアニリン
層のみと接触していて、両相はポリエチレンオキシド相
によって分離され、直接接触している状態は観察されな
かった。
【0106】このエレクトロクロミック素子を作動電圧
−1.5〜1.5Vで駆動したところ、可逆的なエレク
トロクロミズムを示した。応答速度は約200μsec
と従来の薄膜積層型の素子と比較して高速であった。ま
たこの条件で色調変化のコントラストが、初期コントラ
ストの50%となるまでに、3×10サイクル以上の
駆動が可能であり良好な耐久性を有することがわかっ
た。実施例6 :ポリマー電池 ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 下記化学式に示される末端修飾型ポリエチレンオキシド
23と2−アミノアニソール−4−スルホン酸をアンモ
ニア水溶液に攪拌溶解し、室温でペルオキソ二硫酸アン
モニウム水溶液を滴下した。滴下後、室温で15時間攪
拌した後、反応生成物を濾別洗浄後乾燥してジブロック
共重合体を得た。
【化8】 このジブロック共重合体と過剰の4―アミノ安息香酸を
反応させてポリオキシエチレン鎖末端の水酸基を4―ア
ミノ安息香酸エステルにして、アミノ基末端ジブロック
共重合体を合成した。
【0107】次にこのアミノ基末端ジブロック共重合体
と過硫酸アンモニウムを水に攪拌溶解し、―5度でアニ
リンの塩酸水溶液を1時間かけて滴下した。滴下後、1
0時間―5度で攪拌した。生成した固形物を濾別して5
%アンモニア水で脱ドープ処理した。処理後、クロロホ
ルムによって抽出して(ポリ(2―アミノアニソールー
4―スルホン酸))―(ポリエチレンオキシド)―(ポ
リアニリン)型のトリブロック共重合体ポリマー24を
得た。重量平均分子量Mw=180000、Mw/Mn
=1.7、ポリ(2−アミノアニソール−4−スルホン
酸)ユニット分子量=44000、ポリ(エチレンオキ
シド)ユニット分子量=90000、ポリ(アニリン)
ユニット分子量=46000であった。
【0108】得られたトリブロック共重合体ポリマー2
4をN−メチルー2―ピロリドン溶液とし、キャスティ
ング法により膜厚50μmで20mm角のトリブロック
共重合体ポリマー24膜を作製した。
【0109】次にそれぞれ表面をポリ(2−アミノアニ
ソール−4−スルホン酸)およびポリアニリンでコーテ
ィングした一対の銅メッシュ電極(20mm角)を用意
し、この一対の銅メッシュ電極で先のトリブロック共重
合体ポリマー24膜をサンドイッチしてホットプレスし
た後、アルゴン気流下150度、8時間加熱処理した。
【0110】加熱処理後、1M硫酸水溶液に2時間浸漬
した。浸漬後、アルミニウムラミネートフィルムで封止
して本発明のポリマー電池を作製した。この素子のトリ
ブロック共重合体ポリマー24膜の断面をTEM観察し
たところ、ポリ(2−アミノアニソール−4−スルホン
酸)相、ポリアニリン相それぞれが平均開口径が約70
nmの三次元網目状の連続相であり、両相の界面にポリ
エチレンオキシド相が形成されたトリコンティニュアス
構造であることが確認された。またポリ(2−アミノア
ニソール−4−スルホン酸)相、ポリアニリン相はそれ
ぞれ銅メッシュ電極表面にコーティングされたポリ(2
−アミノアニソール−4−スルホン酸)層、ポリアニリ
ン層のみと接触していて、かつ両相はポリエチレンオキ
シド相によって分離され、直接接触している状態は観察
されなかった。またこのポリマー電池を駆動したとこ
ろ、可逆的に充放電可能であることが確認された。実施例7 :コンデンサ ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 下記化学式に示される末端修飾型ポリシロキサン25と
2−アミノアニソール−4−スルホン酸をアンモニア水
溶液とジメチルホルムアミドの混合溶液に攪拌溶解し、
室温でペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液を滴下し
た。滴下後、室温で15時間攪拌した後、反応液を過剰
のエタノール中に滴下し攪拌した。再沈した反応生成物
を濾別洗浄後乾燥して下記化学式のジブロック共重合体
ポリマー26を得た(ただし式中ではポリアニリン部分
がフェニレンジアミン構造のみで構成されているが、実
際にはキノジイミン構造が混在していることは言うまで
もない)。
【化9】 このジブロック共重合体ポリマー26と過剰の4―アミ
ノ安息香酸を反応させてポリシロキサン鎖末端の水酸基
を4―アミノ安息香酸エステルにして、アミノ基末端ジ
ブロック共重合体ポリマーを合成した。
【0111】得られたアミノ基末端ジブロック共重合体
ポリマーと過硫酸アンモニウムを水に攪拌溶解し、―5
度でアニリンの塩酸水溶液を1時間かけて滴下した。滴
下後、20時間―5度で攪拌した。生成した固形物を濾
別して5%アンモニア水で脱ドープ処理した。処理後、
クロロホルムによって抽出して(ポリアニリン)―(ポ
リジメチルシロキサン)―(ポリ(2―アミノアニソー
ルー4―スルホン酸))構造のトリブロック共重合体ポ
リマー27を得た。重量平均分子量Mw=27600
0、Mw/Mn=1.5、ポリ(2−アミノアニソール
−4−スルホン酸)ユニット分子量=56400、ポリ
(ジメチルシロキサン)ユニット分子量=16560
0、ポリ(アニリン)ユニット分子量=54000であ
った。
【0112】得られたトリブロック共重合体ポリマー2
7をN−メチルー2―ピロリドン溶液とし、キャスティ
ング法により膜厚50μmで20mm角のトリブロック
共重合体ポリマー27膜を作製した。
【0113】次にそれぞれ表面をポリ(2−アミノアニ
ソール−4−スルホン酸)およびポリアニリンでコーテ
ィングした一対の銅メッシュ電極(20mm角)を用意
し、この一対の銅メッシュ電極で先のトリブロック共重
合体ポリマー27膜をサンドイッチしてホットプレスし
た後、アルゴン気流下150度、8時間加熱処理した。
【0114】加熱処理後、1M硫酸水溶液に2時間浸漬
後、アルミニウムラミネートフィルムで封止して、本発
明のコンデンサー素子を作製した。この素子のトリブロ
ック共重合体ポリマー27膜の断面をTEM観察したと
ころ、ポリ(2−アミノアニソール−4−スルホン酸)
相、ポリアニリン相それぞれが網目の平均開口径が約1
00nmの三次元網目状の連続相であり、両相の界面に
ポリジメチルシロキサン相が形成されたトリコンティニ
ュアス構造であることが確認された。またポリ(2−ア
ミノアニソール−4−スルホン酸)相、ポリアニリン相
はそれぞれ銅メッシュ電極表面にコーティングされたポ
リ(2−アミノアニソール−4−スルホン酸)層、ポリ
アニリン層のみと接触していて、かつ両相はポリジメチ
ルシロキサン相によって分離され、直接接触している状
態は観察されなかった。
【0115】またこのコンデンサー素子の静電容量をイ
ンピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、1
20Hzで216μFと良好な値を示した。また3Vま
で10―8A以下の漏れ電流値であり、絶縁膜として機
能しているポリジメチルシロキサン相が電気的に極めて
欠陥が少ないことが分かった。実施例8 :コンデンサ ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 下記化学式に示される末端修飾型ポリシロキサン25と
過硫酸アンモニウムをジメチルホルムアミドに攪拌溶解
し、0度でアニリンの塩酸水溶液を1時間かけて滴下し
た。滴下後、10時間0度で攪拌した。攪拌後、反応液
を過剰の水に滴下攪拌した。沈殿した固形物を濾別して
5%アンモニア水で脱ドープ処理した。得られたエメラ
ルディン誘導体ポリマーをDMPU溶液とし、水素化ナ
トリウムを加えてエメラルディン誘導体ポリマーのN位
をナトリウム化した。続いて大過剰の1―ヘキシルブロ
マイドを加えて1週間反応して、下記のジブロック共重
合体ポリマー28を得た(ただし式中ではポリアニリン
部分がフェニレンジアミン構造のみで構成されている
が、実際にはヘキシル基が導入されていないキノジイミ
ン構造が混在していることは言うまでもない)。
【化10】 このジブロック共重合体ポリマー28と過剰の4―アミ
ノ安息香酸を反応させてポリシロキサン鎖末端の水酸基
を4―アミノ安息香酸エステルにして、アミノ基末端ジ
ブロック共重合体ポリマーを合成した。
【0116】得られたアミノ基末端ジブロック共重合体
ポリマーと過硫酸アンモニウムを水に攪拌溶解し、―5
度でアニリンの塩酸水溶液を1時間かけて滴下した。滴
下後、10時間―5度で攪拌した。生成した固形物を濾
別して5%アンモニア水で脱ドープ処理した。処理後、
クロロホルムによって抽出して(ポリアニリン)−(ポ
リジメチルシロキサン)−(ポリ(N−ヘキシルポリア
ニリン))型のトリブロック共重合体ポリマー29を得
た。重量平均分子量Mw=96000、Mw/Mn=
1.8、ポリ(N―ヘキシルアニリン)ユニット分子量
=18200、ポリ(ジメチルシロキサン)ユニット分
子量=59500、ポリ(アニリン)ユニット分子量=
18300であった。
【0117】得られたトリブロック共重合体ポリマー2
9をN−メチルー2―ピロリドン溶液とし、キャスティ
ング法により膜厚50μmで20mm角のトリブロック
共重合体ポリマー29膜を作製した。
【0118】次にそれぞれ表面をポリ(N−ヘキシルア
ニリン)およびポリアニリンでコーティングした一対の
銅メッシュ電極(20mm角)を用意し、この一対の銅
メッシュ電極で先のトリブロック共重合体ポリマー29
膜をサンドイッチしてホットプレスした後、アルゴン気
流下150度、8時間加熱処理した。
【0119】加熱処理後、1M硫酸水溶液に2時間浸漬
後、アルミニウムラミネートフィルムで封止して、本発
明のコンデンサー素子を作製した。この素子のトリブロ
ック共重合体29膜の断面をTEM観察したところ、ポ
リ(N−ヘキシルアニリン)相、ポリアニリン相それぞ
れが網目の平均開口径が約40nmの三次元網目状の連
続相であり、両相の界面にポリジメチルシロキサン相が
形成されたトリコンティニュアス構造であることが確認
された。またポリ(N−ヘキシルアニリン)相、ポリア
ニリン相はそれぞれ銅メッシュ電極表面にコーティング
されたポリ(N−ヘキシルアニリン)層、ポリアニリン
層のみと接触していて、かつ両相はポリジメチルシロキ
サン相によって分離され、直接接触している状態は観察
されなかった。
【0120】またこのコンデンサー素子の静電容量をイ
ンピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、1
20Hzで223μFと良好な値を示した。また3Vま
で10―8A以下の漏れ電流値であり、絶縁膜として機
能しているポリジメチルシロキサン相が電気的に極めて
欠陥が少ないことが分かった。実施例9 :光電変換素子 ・グラフト共重合体ポリマーの合成 下記化学式に示されるメタクリル酸エステル30および
アクリル酸アミド31とペリレンマクロマー32のTH
F混合溶液にラジカル開始剤としてAIBNを加え、ア
ルゴン雰囲気下、60度、60時間加熱して、下記化学
式に示されるグラフト共重合体ポリマー33をラジカル
共重合により合成した。重量平均分子量Mw=3040
0、Mw/Mn=2.1、30と31のコポリマー鎖の
分子量=21200、ペリレンマクロマーユニット分子
量=9200であった。
【化11】 ・光電変換素子の作製 10mm×10mmのITO電極(表面抵抗率15Ω/
□)を形成したガラス基板上にグラフト共重合体ポリマ
ー33溶液をITO電極上に塗布し、膜厚200nmの
グラフト共重合体ポリマー33層を形成した。
【0121】このグラフト共重合体ポリマー33層上
に、1×10―6torrの減圧雰囲気下でアルミニウ
ムを蒸着して膜厚50nm、面積10×10mmのアル
ミニウム陰極を形成し、光電変換素子を作製した。グラ
フト共重合体ポリマー33層をTEM観察したところ、
開口径13nm程度のバイコンティニュアス相分離構造
が形成されていた。
【0122】この光電変換素子をAM1(100mWc
―2)で光照射したところ、エネルギー変換効率0.
5%と比較的良好な値を示した。実施例10 :トランジスタ ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 下記化学式に示される末端修飾型ポリシロキサン25と
2−アミノアニソール−4−スルホン酸をアンモニア水
溶液とN,N‘―ジメチルホルムアミドの混合溶液に攪
拌溶解し、室温でペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液
を滴下した。滴下後、室温で15時間攪拌した後、反応
液を過剰のエタノール中に滴下し攪拌した。再沈した反
応生成物を濾別洗浄後乾燥して下記化学式のジブロック
共重合体ポリマー26を得た(ただし式中ではポリアニ
リン部分がフェニレンジアミン構造のみで構成されてい
るが、実際にはキノジイミン構造が混在していることは
言うまでもない)。
【化12】 このジブロック共重合体ポリマー26と過剰の4―アミ
ノ安息香酸を反応させてポリシロキサン鎖末端の水酸基
を4―アミノ安息香酸エステルにして、アミノ基末端ジ
ブロック共重合体ポリマー34を合成した。重量平均分
子量Mw=119000、Mw/Mn=1.5、ポリ
(2−アミノアニソール−4−スルホン酸)ユニット分
子量=34500、ポリ(ジメチルシロキサン)ユニッ
ト分子量=84500であった。 ・トランジスタ素子の作製 ガラス基板上に厚さ50nmの白金膜をスパッタリング
法により積層し、次に白金膜上に所定のパターンのレジ
ストを形成して、これをマスクとして用いて、反応性イ
オンエッチング(RIE)により白金膜をエッチング
し、1対の櫛形電極を作製した。1対の櫛形電極は10
0μm間隔で互い違いにならんだそれぞれ幅100μ
m、長さ10mmの25本ずつの櫛歯を有する。この櫛
形電極の1方(以下櫛形ゲート電極と称す)の上にのみ
ポリスチレンスルホン酸存在下、アニリンを電解重合す
ることにより、この櫛形ゲート電極上にポリアンリンと
ポリスチレンスルホン酸の複合膜を形成した。
【0123】次に櫛形電極上、全面に先に合成したアミ
ノ基末端ジブロック共重合体ポリマー34と下記化学式
で示されるカルボン酸末端テレケリックポリマー35
(重量平均分子量Mw=34600)の混合溶媒を塗布
して、室温で風乾した後、80度で1時間、さらにアル
ゴン気流下、150度で8時間加熱して、膜厚300n
mのポリマー混合層を形成した。このポリマー混合層上
に膜厚10nmで下記化学式のポリパラフェニレン前駆
体36膜を塗布し、1×10―8torrの真空下、2
00度で2時間加熱処理した。加熱処理後、櫛形電極パ
ターンと重なるように10×10mmの正方形の金電極
(以下ドレイン電極と称す)を蒸着して形成して、本発
明のトランジスタ素子を作製した。加熱処理後のポリマ
ー混合層をTEM観察したところ、平均開口径70nm
のトリコンティニュアス相分離構造が形成されていた。
【化13】 1対の櫛形電極の内、ゲート電極でない方をソース電極
として、トランジスタ素子を駆動した。その結果、ソー
ス電極およびドレイン電極間電流のオン・オフ比(I
ON/IOFF)が10以上、オン時のドレイン電極
の出力電流密度が0.1A/cmと優れた性能を示し
た。実施例11 :ラメラ構造キャパシタ ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 実施例8と同様にして(ポリアニリン)−(ポリジメチ
ルシロキサン)−(ポリ(N−ヘキシルアニリン))型
のトリブロック共重合体ポリマー37を合成した。重量
平均分子量Mw=61000、Mw/Mn=1.8、ポ
リ(アニリン)ユニット分子量=25000、ポリ(ジ
メチルシロキサン)ユニット分子量=12000、ポリ
(N−ヘキシルアニリン)ユニット分子量=24000
であった。
【0124】直径30μmの銅線の表面に厚さ0.5μ
mで金めっきし、さらに電解重合法によって、それぞれ
ポリアニリン、ポリ(N−ヘキシルアニリン)を膜厚
0.1μmでコーティングした2種の銅線を作製した。
ポリアニリンをコーティングした銅線に平均粒子径が約
1μmのSiO微粒子を20wt%分散したトリブロ
ック共重合体ポリマー37のN−メチルー2―ピロリド
ン溶液を塗布して、膜厚約5μmのトリブロック共重合
体ポリマー37層を形成した。
【0125】この2種の銅線をそれぞれ縦糸、横糸とし
てクロス状の銅メッシュを得た。縦糸、横糸をそれぞれ
別個にまとめて端子を形成し、20mm角の2端子の銅
メッシュ電極を形成した。この銅メッシュ電極に、トリ
ブロック共重合体ポリマー37のN−メチルー2―ピロ
リドン溶液を含浸後、風乾して、厚さ約150μmの銅
メッシュ含浸トリブロック共重合体ポリマー37膜を作
製した。これをアルゴン気流下150度、8時間加熱処
理した。加熱処理後、1M硫酸水溶液に2時間浸漬後、
100度、30分間真空加熱乾燥した。乾燥後、アルミ
ニウムラミネートフィルムで封止して、本発明のキャパ
シタを作製した。この素子の断面をTEM観察したとこ
ろ、ポリ(N−ヘキシルアニリン)相、ポリアニリン相
がラメラ相を形成しており、両相の界面にポリジメチル
シロキサン相が形成されていることが確認された。ポリ
(N−ヘキシルアニリン)相およびポリアニリン相の層
厚はいずれも約50nmであった。また光学顕微鏡によ
る観察を併用することによって、銅メッシュ電極の銅線
が少なくとも20個所以上でポリ(N−ヘキシルアニリ
ン)相、ポリアニリン相それぞれを貫通していることが
確認された。またポリ(N−ヘキシルアニリン)相、ポ
リアニリン相はそれぞれ銅線表面にコーティングされた
ポリ(N−ヘキシルアニリン)層、ポリアニリン層のみ
と接触していて、かつ両相はポリジメチルシロキサン相
によって分離されていた。
【0126】またこのキャパシタの静電容量をインピー
ダンスアナライザーを用いて測定したところ、120H
zで180μFと良好な値を示した。また3Vまで10
―8A以下の漏れ電流値であり、絶縁膜として機能して
いるポリジメチルシロキサン相が電気的に極めて欠陥が
少ないことが分かった。実施例12 :相分離体 ・トリブロック共重合体ポリマーの合成 塩化リチウム共存下、α―スチリルリチウムを開始剤と
して、下記化学式に示されるスチレン誘導体38、シル
セスキオキサン誘導体39、アクリロニトリルを順次添
加して、下記化学式に示されるトリブロック共重合体ポ
リマー40を合成した。重量平均分子量Mw=3000
0、Mw/Mn=1.3、ポリ(スチレン誘導体38)
ユニット分子量=7500、ポリ(シルセスキオキサン
誘導体39)ユニット分子量=15000、ポリ(アク
リロニトリル)ユニット分子量=7600であった。
【化14】 ・相分離体の作製 溶液を室温で1週間かけて風乾してキャスティング法に
よりトリブロック共重合体ポリマー40膜を得た。得ら
れたポリマー40膜にβ線を1グレイ照射した。β線照
射後、空気中で200度、1時間、アルゴン気流下で5
時間、加熱処理した後、さらにアルゴン気流下、400
度で5時間加熱処理した。
【0127】加熱処理後のポリマー40膜中のポリ(ス
チレン誘導体38)相、ポリ(アクリロニトリル)相は
いずれも、半導体性のラダーポリマー化しており、かつ
ポリ(シルセスキオキサン誘導体39)相はSiO2類
似構造となっていた。またTEM観察より、ポリ38
相、およびポリアクリロニトリル相由来のラダーポリマ
ー相がそれぞれ三次元網目状構造であり、両相の界面に
ポリ(シルセスキオキサン誘導体39)相由来のSiO
2類似構造相が形成されたOTDD構造であることがわ
かった。
【0128】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ドメインが小さくて界面面積が大きな、また界面が化学
的に接着されているホールあるいは電子輸送性相の相分
離体を機能素子に用いることによって、応答速度が速
く、耐久性に優れた機能素子を提供することが出来る。
また薄膜の積層構造と等価な構造を有する素子構造を、
ブロック共重合体あるいはグラフト共重合体からなるポ
リマー材料の自己発展的な構造形成によって作製するこ
とが出来るため、機能素子の作製工程が簡略化され、コ
ストの低減に有効である。またホールあるいは電子輸送
性相を用いるため、イオン伝導性相を用いた従来の相分
離型機能素子と比較しても、応答速度を向上することが
出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る発光素子の概略断面
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J026 AA12 AA16 AA45 AA47 AA59 AA60 AA62 AA64 AA66 AA67 AA70 AA74 AA76 AB07 AB19 AB20 AB28 AB34 AB44 AC17 AC18 AC19 BA05 BA13 BA27 BA50 BB02 CA02 CA03 CA04 DB06 DB09 FA04 FA05 FA09 HA03 HA06 HA10 HA11 HA13 HA14 HA38 HA39 HA40 HC11 HE01 HE02 HE05 5F041 CA45 CA87 CA88 5F051 AA11 FA04 FA06

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、それぞれホール伝導性ある
    いは電子伝導性高分子鎖からなるA鎖およびB鎖からな
    り、A鎖が凝集して形成されるところのA相と、B鎖が
    凝集して形成されるところのB相が、三次元共連続ナノ
    相分離構造を形成しており、かつA相とB相の界面にお
    いて、A相とB相が化学結合によって接着されていると
    ころの多成分多相系高分子成形体から構成され、かつA
    相、B相それぞれに電極端子が接続されていることを特
    徴とする機能素子。
  2. 【請求項2】 少なくとも、それぞれホール伝導性ある
    いは電子伝導性有機高分子鎖からなるA鎖およびB鎖か
    らなるA−B型ジブロック共重合体あるいは、A−B−
    A型またはB−A−B型トリブロック共重合体よりな
    り、A鎖が凝集して形成されるところのA相と、B鎖が
    凝集して形成されるところのB相が、三次元共連続ナノ
    相分離構造を形成しているところの多成分多相系高分子
    成形体から構成され、かつA相、B相それぞれに電極端
    子が接続されていることを特徴とする機能素子。
  3. 【請求項3】 A相とB相の界面に、A鎖およびB鎖い
    ずれとも異なる高分子鎖Cが凝集して形成されるところ
    の連続相C相が挿入されていることを特徴とする請求項
    1〜2記載の機能素子。
  4. 【請求項4】 A相、B相それぞれに接続された電極端
    子において、A相に接続された電極端子はB相とはA相
    を介してのみ接続され、かつB相に接続された電極端子
    もA相とはB相を介してのみ接続されていることを特徴
    とする請求項1〜3記載の機能素子。
  5. 【請求項5】 三次元共連続ナノ相分離構造の網目の開
    口の平均径が0.1μm以下であることを特徴とする請
    求項1〜3記載の機能素子。
  6. 【請求項6】 三次元共連続ナノ相分離構造がOBDD
    構造、Gyroid構造、ラメラカテノイド構造、T−
    サーフェイス構造から選択される1つの構造であること
    を特徴とする請求項1〜3記載の機能素子。
  7. 【請求項7】 少なくとも、それぞれホール伝導性ある
    いは電子伝導性であるA相およびB相からなり、A相お
    よびB相が、OBDD構造、Gyroid構造から選択
    される少なくとも一つの三次元共連続ナノ相分離構造を
    形成しており、かつA相、B相それぞれに電極端子が接
    続されていることを特徴とする機能素子。
  8. 【請求項8】 A相とB相の界面に,絶縁性あるいはホ
    ール伝導性あるいは電子伝導性あるいはイオン伝導性で
    あるC相が挿入されており、A相、B相およびC相が、
    OTDD構造を形成していることを特徴とする請求項7
    記載の機能素子。
  9. 【請求項9】 少なくとも、それぞれホール伝導性ある
    いは電子伝導性高分子鎖からなるA鎖およびB鎖からな
    り、A鎖が凝集して形成されるところのA相と、B鎖が
    凝集して形成されるところのB相が、三次元共連続ナノ
    相分離構造を形成しており、かつA相とB相の界面にお
    いて、A相とB相が化学結合によって接着されていると
    ころの多成分多相系高分子成形体。
  10. 【請求項10】 三次元共連続ナノ相分離構造がOBD
    D構造、Gyroid構造、ラメラカテノイド構造、T
    −サーフェイス構造から選択される1つの構造であるこ
    とを特徴とする請求項9記載の多成分多相系高分子成形
    体。
  11. 【請求項11】 A相とB相の界面に,絶縁性あるいは
    ホール伝導性あるいは電子伝導性あるいはイオン伝導性
    であるC相が挿入されており、A相、B相およびB相
    が、OTDD構造を形成していることを特徴とする請求
    項9記載の多成分多相系高分子成形体。
  12. 【請求項12】 ホール伝導性あるいは電子伝導性ある
    いはイオン伝導性であるシート状のA相およびB相が交
    互に積層した積層構造体と、この交互積層体に貫入し、
    かつ積層面を貫通するように設置され、すくなくとも一
    つの積層界面をそれぞれ4カ所以上で貫通した少なくと
    も1対の電極からなることを特徴とする機能素子。
  13. 【請求項13】 A相とB相の界面に,絶縁性あるいは
    ホール伝導性あるいは電子伝導性あるいはイオン伝導性
    であるC相が挿入されていることを特徴とする請求項1
    2記載の機能素子。
  14. 【請求項14】 積層構造が500層以上積層されてい
    ることを特徴とする請求項12〜13記載の機能素子。
JP08709499A 1999-03-29 1999-03-29 機能素子および多成分多相系高分子成形体 Expired - Fee Related JP4043135B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08709499A JP4043135B2 (ja) 1999-03-29 1999-03-29 機能素子および多成分多相系高分子成形体
US09/536,684 US6391471B1 (en) 1999-03-29 2000-03-28 Functional device and multi-component multi-phase type polymeric shaped material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08709499A JP4043135B2 (ja) 1999-03-29 1999-03-29 機能素子および多成分多相系高分子成形体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000286479A true JP2000286479A (ja) 2000-10-13
JP4043135B2 JP4043135B2 (ja) 2008-02-06

Family

ID=13905377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08709499A Expired - Fee Related JP4043135B2 (ja) 1999-03-29 1999-03-29 機能素子および多成分多相系高分子成形体

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6391471B1 (ja)
JP (1) JP4043135B2 (ja)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067823A1 (fr) * 2000-03-06 2001-09-13 Mitsubishi Chemical Corporation Element electroluminescent organique et polymere photosensible
WO2002052654A1 (fr) * 2000-12-26 2002-07-04 Kabushiki Kaisha Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo Cellule solaire
JP2003347565A (ja) * 2002-05-29 2003-12-05 Toray Ind Inc 光起電力素子
JP2005032917A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜太陽電池の製造方法および転写シート
JP2005142055A (ja) * 2003-11-07 2005-06-02 Seiko Epson Corp 有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器
JP2005158520A (ja) * 2003-11-26 2005-06-16 Kyocera Corp 有機電界発光素子
JPWO2003075364A1 (ja) * 2002-03-07 2005-06-30 新日本石油株式会社 光電変換素子
JP2006073900A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Nippon Oil Corp 光電変換素子
JP2006196797A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Seiko Epson Corp 発光素子、表示装置および電子機器
JP2006216544A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Samsung Sdi Co Ltd 伝導性高分子パターン膜及びそのパターニング方法、並びにそれを利用する有機電界発光素子及びその製造方法
JP2006303453A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Osaka Univ 両極性有機電界効果薄層トランジスター及びその製造方法
JP2007214465A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Seiko Epson Corp 発光素子、発光素子の製造方法、発光材料の製造方法、発光装置および電子機器
JP2007525010A (ja) * 2003-06-25 2007-08-30 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ 改良型太陽電池
JP2007531285A (ja) * 2004-03-26 2007-11-01 松下電器産業株式会社 ブロック・コポリマーの自己集合から形成される絶縁体と有機半導体との結合構成
JP2007531995A (ja) * 2004-04-03 2007-11-08 ユニヴァーシティ・オヴ・ハル 液晶相互貫入性ポリマーネットワーク
JP2009010102A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Gunze Ltd 半導体素子
JP2009027208A (ja) * 2001-04-12 2009-02-05 Cambridge Enterprise Ltd 光電子素子及びその製造方法
JP2010506417A (ja) * 2006-10-10 2010-02-25 シーディーティー オックスフォード リミテッド 光電気素子及びその製造方法
JP2010135799A (ja) * 2001-06-21 2010-06-17 Showa Denko Kk 有機発光素子および発光材料
US7745015B2 (en) 2003-03-31 2010-06-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Organic electroluminescent device and method for manufacturing same
JP2010177615A (ja) * 2009-02-02 2010-08-12 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロニクス素子および有機エレクトロニクス素子の製造方法
JP2011205149A (ja) * 2003-03-24 2011-10-13 Konarka Technologies Inc メッシュ電極を備える光電セル
JP2012066536A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Hitachi Ltd シルセスキオキサンを有する高分子薄膜、微細構造体及びこれらの製造方法
JP2013026483A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Konica Minolta Holdings Inc 有機光電変換素子、有機光電変換素子の製造方法及び太陽電池
JP2017135179A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 株式会社ジャパンディスプレイ フレキシブル表示装置及びフレキシブル表示装置の製造方法
JP2018189427A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 富士通株式会社 ガスセンサデバイス、ガスセンサシステム、及びガスセンサデバイスの製造方法
JP2019099584A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 Dic株式会社 ランダム共重合体及びこれを含有する負極

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3940546B2 (ja) 1999-06-07 2007-07-04 株式会社東芝 パターン形成方法およびパターン形成材料
US7008749B2 (en) * 2001-03-12 2006-03-07 The University Of North Carolina At Charlotte High resolution resists for next generation lithographies
US7498084B2 (en) * 2001-09-05 2009-03-03 Sharp Kabushiki Kaisha Macromolecular structure, functional device having the same, transistor, and display apparatus using the same
US6835889B2 (en) 2001-09-21 2004-12-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Passive element component and substrate with built-in passive element
US7776505B2 (en) * 2001-11-05 2010-08-17 The University Of North Carolina At Charlotte High resolution resists for next generation lithographies
JP2003187983A (ja) * 2001-12-17 2003-07-04 Ricoh Co Ltd 有機elトランジスタ
CA2381833C (en) * 2002-04-16 2011-02-15 American Dye Source, Inc. Hybrid organic-inorganic light emitting polymers
JP3599042B2 (ja) * 2002-05-28 2004-12-08 株式会社村田製作所 3次元周期構造体およびその製造方法
GR1004403B (el) * 2002-05-30 2003-12-19 "����������", ���������� ����������������� Υλικα λιθογραφιας με βαση πολυμερη που περιεχουν πολυεδρικες ολιγομερεις σιλεναμισοξανες
JP4288895B2 (ja) * 2002-06-04 2009-07-01 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンスの製造方法
EP1439388A1 (fr) * 2003-01-20 2004-07-21 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Dispositif de mesure de la qualité et/ou de la dégradation d'un fluide; notamment d'une huile alimentaire
WO2004099373A2 (en) * 2003-05-02 2004-11-18 University Of North Carolina At Charlotte Biocompatible resists
US20050039792A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 National University Corporation Kanazawa University Organic solar cell and its production process
RU2261890C2 (ru) * 2003-11-21 2005-10-10 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Электролюминесцентный полимерный нанокомпозитный материал
DE10359173B4 (de) * 2003-12-17 2006-11-09 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung mit mehreren auf einem Substrat angeordneten potentiometrischen Elektrodenpaaren
US8383226B2 (en) * 2004-03-12 2013-02-26 University Of Maryland Structures and methods for increasing the speed of electroactive polymers
JP4432683B2 (ja) * 2004-09-02 2010-03-17 セイコーエプソン株式会社 導電性材料用組成物、電子デバイスおよび電子機器
DE102004043305A1 (de) * 2004-09-08 2006-03-09 Insko Tec E.K. Selbstorganisierende Formulierungen und ihre Verwendung als Bausteine in funktionalen Bauteilen
JP5024979B2 (ja) * 2004-11-01 2012-09-12 国立大学法人京都大学 多層構造の有機薄膜を有する光電素子、その製造方法、及び太陽電池
US7947772B2 (en) * 2004-11-10 2011-05-24 The Regents Of The University Of Michigan Multiphasic nano-components comprising colorants
EP1809719B1 (en) * 2004-11-10 2013-01-16 The Regents of The University of Michigan Multi-phasic nanoparticles
US8043480B2 (en) * 2004-11-10 2011-10-25 The Regents Of The University Of Michigan Methods for forming biodegradable nanocomponents with controlled shapes and sizes via electrified jetting
US8187708B2 (en) * 2004-11-10 2012-05-29 The Regents Of The University Of Michigan Microphasic micro-components and methods for controlling morphology via electrified jetting
JP4450207B2 (ja) * 2005-01-14 2010-04-14 セイコーエプソン株式会社 発光素子の製造方法
JP2007081137A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
WO2007149310A2 (en) * 2006-06-16 2007-12-27 The Regents Of The University Of Michigan Multiphasic biofunctional nano-components and methods for use thereof
JP2008269900A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 National Univ Corp Shizuoka Univ 高分子電解質材料及びこれを用いた燃料電池用膜・電極接合体
US8197650B2 (en) 2007-06-07 2012-06-12 Sensor Innovations, Inc. Silicon electrochemical sensors
EP2243804B1 (en) 2008-02-22 2013-01-16 Sanc Salaam Corporation Polymer composition and molded article produced from the composition
US8685616B2 (en) * 2008-06-10 2014-04-01 University Of North Carolina At Charlotte Photoacid generators and lithographic resists comprising the same
WO2010101620A2 (en) 2009-03-02 2010-09-10 Seventh Sense Biosystems, Inc. Systems and methods for creating and using suction blisters or other pooled regions of fluid within the skin
US9041541B2 (en) 2010-01-28 2015-05-26 Seventh Sense Biosystems, Inc. Monitoring or feedback systems and methods
US9033898B2 (en) 2010-06-23 2015-05-19 Seventh Sense Biosystems, Inc. Sampling devices and methods involving relatively little pain
CN103068308B (zh) 2010-07-16 2016-03-16 第七感生物系统有限公司 用于流体传输装置的低压环境
US20130158482A1 (en) 2010-07-26 2013-06-20 Seventh Sense Biosystems, Inc. Rapid delivery and/or receiving of fluids
WO2012021801A2 (en) 2010-08-13 2012-02-16 Seventh Sense Biosystems, Inc. Systems and techniques for monitoring subjects
US9482861B2 (en) 2010-10-22 2016-11-01 The Regents Of The University Of Michigan Optical devices with switchable particles
CN103370007B (zh) 2010-11-09 2018-12-18 第七感生物系统有限公司 用于采血的系统和界面
WO2012083258A2 (en) 2010-12-16 2012-06-21 Sensor Innovations, Inc. Electrochemical sensors
US20130158468A1 (en) 2011-12-19 2013-06-20 Seventh Sense Biosystems, Inc. Delivering and/or receiving material with respect to a subject surface
CA2833175A1 (en) 2011-04-29 2012-11-01 Seventh Sense Biosystems, Inc. Devices and methods for collection and/or manipulation of blood spots or other bodily fluids
ES2597081T3 (es) 2011-04-29 2017-01-13 Seventh Sense Biosystems, Inc. Entrega y/o recepción de fluidos
EP2701598A1 (en) 2011-04-29 2014-03-05 Seventh Sense Biosystems, Inc. Systems and methods for collecting fluid from a subject
CN103755847B (zh) 2013-12-31 2015-09-16 京东方科技集团股份有限公司 聚丙烯酸酯分散剂、颜料分散液、彩色光刻胶、彩膜基板和显示装置
KR20200125035A (ko) * 2019-04-25 2020-11-04 현대자동차주식회사 무기전계발광소자 및 그 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5563424A (en) 1994-03-24 1996-10-08 Uniax Corporation Polymer grid triodes

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067823A1 (fr) * 2000-03-06 2001-09-13 Mitsubishi Chemical Corporation Element electroluminescent organique et polymere photosensible
WO2002052654A1 (fr) * 2000-12-26 2002-07-04 Kabushiki Kaisha Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo Cellule solaire
JP2009027208A (ja) * 2001-04-12 2009-02-05 Cambridge Enterprise Ltd 光電子素子及びその製造方法
JP2010135799A (ja) * 2001-06-21 2010-06-17 Showa Denko Kk 有機発光素子および発光材料
JPWO2003075364A1 (ja) * 2002-03-07 2005-06-30 新日本石油株式会社 光電変換素子
JP2003347565A (ja) * 2002-05-29 2003-12-05 Toray Ind Inc 光起電力素子
JP2013093328A (ja) * 2003-03-24 2013-05-16 Merck Patent Gmbh メッシュ電極を利用した光電セル
JP2011205149A (ja) * 2003-03-24 2011-10-13 Konarka Technologies Inc メッシュ電極を備える光電セル
US7745015B2 (en) 2003-03-31 2010-06-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Organic electroluminescent device and method for manufacturing same
JP2007525010A (ja) * 2003-06-25 2007-08-30 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ 改良型太陽電池
JP2015179870A (ja) * 2003-06-25 2015-10-08 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ 有機感光性オプトエレクトロニックデバイス
JP2012134524A (ja) * 2003-06-25 2012-07-12 Trustees Of Princeton Univ 改良型太陽電池
JP2005032917A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜太陽電池の製造方法および転写シート
JP2005142055A (ja) * 2003-11-07 2005-06-02 Seiko Epson Corp 有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器
JP4539078B2 (ja) * 2003-11-07 2010-09-08 セイコーエプソン株式会社 有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法
JP2005158520A (ja) * 2003-11-26 2005-06-16 Kyocera Corp 有機電界発光素子
JP2007531285A (ja) * 2004-03-26 2007-11-01 松下電器産業株式会社 ブロック・コポリマーの自己集合から形成される絶縁体と有機半導体との結合構成
JP2007531995A (ja) * 2004-04-03 2007-11-08 ユニヴァーシティ・オヴ・ハル 液晶相互貫入性ポリマーネットワーク
JP2006073900A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Nippon Oil Corp 光電変換素子
JP2006196797A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Seiko Epson Corp 発光素子、表示装置および電子機器
JP4548121B2 (ja) * 2005-01-14 2010-09-22 セイコーエプソン株式会社 発光素子の製造方法
JP2006216544A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Samsung Sdi Co Ltd 伝導性高分子パターン膜及びそのパターニング方法、並びにそれを利用する有機電界発光素子及びその製造方法
JP2006303453A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Osaka Univ 両極性有機電界効果薄層トランジスター及びその製造方法
JP2007214465A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Seiko Epson Corp 発光素子、発光素子の製造方法、発光材料の製造方法、発光装置および電子機器
JP2010506417A (ja) * 2006-10-10 2010-02-25 シーディーティー オックスフォード リミテッド 光電気素子及びその製造方法
JP2009010102A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Gunze Ltd 半導体素子
JP2010177615A (ja) * 2009-02-02 2010-08-12 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロニクス素子および有機エレクトロニクス素子の製造方法
JP2012066536A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Hitachi Ltd シルセスキオキサンを有する高分子薄膜、微細構造体及びこれらの製造方法
WO2012043114A1 (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 株式会社日立製作所 シルセスキオキサンを有する高分子薄膜、微細構造体及びこれらの製造方法
JP2013026483A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Konica Minolta Holdings Inc 有機光電変換素子、有機光電変換素子の製造方法及び太陽電池
JP2017135179A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 株式会社ジャパンディスプレイ フレキシブル表示装置及びフレキシブル表示装置の製造方法
JP2018189427A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 富士通株式会社 ガスセンサデバイス、ガスセンサシステム、及びガスセンサデバイスの製造方法
JP2019099584A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 Dic株式会社 ランダム共重合体及びこれを含有する負極
JP7024355B2 (ja) 2017-11-28 2022-02-24 Dic株式会社 ランダム共重合体及びこれを含有する負極

Also Published As

Publication number Publication date
JP4043135B2 (ja) 2008-02-06
US6391471B1 (en) 2002-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4043135B2 (ja) 機能素子および多成分多相系高分子成形体
Heeger Semiconducting and metallic polymers: the fourth generation of polymeric materials
Petrella et al. Colloidal TiO2 nanocrystals/MEH-PPV nanocomposites: photo (electro) chemical study
KR101437046B1 (ko) 염료감응 태양전지용 광전극과 그 제조방법 및 이를 이용한 염료감응 태양전지
CN100411195C (zh) 光电转换器件的制作方法
KR101295763B1 (ko) 복합 전기 전도성 폴리머 조성물, 이의 제조 방법, 이를 함유하는 용액, 및 이의 용도
EP1521277A2 (en) Solid state dye-sensitized solar cell employing composite polymer electrolyte
Qin et al. Donor–node–acceptor polymer with excellent n-doped state for high-performance ambipolar flexible supercapacitors
JP2006108064A (ja) 染料感応太陽電池用高効率対向電極及びその製造方法
KR100670857B1 (ko) 블록 공중합체 나노템플레이트를 이용하여 제조된 전도성고분자 나노 구조 광전 변환 소자 및 그의 제조 방법
Zhang et al. Thermoelectric properties of PEDOT films prepared by electrochemical polymerization
TW201041964A (en) Composite conductive polymer composition, method for producing same, solution containing the composition, and use of the composition
JP5013665B2 (ja) ベンゾトリアゾール構造含有高分子及びその製造方法、並びに電荷輸送材料及び有機電子デバイス
Khodakarimi et al. Effects of process and post-process treatments on the electrical conductivity of the PEDOT: PSS films
Banerjee et al. A short overview on the synthesis, properties and major applications of poly (p-phenylene vinylene)
JP2017514303A (ja) 有機発光素子
JP4270381B2 (ja) 導電性重合体及びその製造方法並びにそれを用いた有機太陽電池
JP3505425B2 (ja) 光電変換素子および光電変換素子用の光増感色素
Magisetty et al. Multifunctional conjugated 1, 6-heptadiynes and its derivatives stimulated molecular electronics: Future moletronics
Neher et al. Light‐emitting devices based on solid electrolytes and polyelectrolytes
Bhatt et al. Effect of copolymer composition on electronic conductivity of electrochemically oxidized poly (3-hexylthiophene)-b-poly (ethylene oxide) block copolymers
JP2010141165A (ja) 有機光電変換素子の製造方法、及び有機光電変換素子
Visy et al. Separation of faradaic and capacitive current regions in the redox transformation of poly (3-methylthiophene) with the exclusion of overoxidation processes
JP2010170777A (ja) 半導体電極及び光電変換素子
GB2560348A (en) Composite electroactive materials for charge storage devices

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060327

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees