JP2002216553A - 電極形成法 - Google Patents

電極形成法

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JP2002216553A JP2001009614A JP2001009614A JP2002216553A JP 2002216553 A JP2002216553 A JP 2002216553A JP 2001009614 A JP2001009614 A JP 2001009614A JP 2001009614 A JP2001009614 A JP 2001009614A JP 2002216553 A JP2002216553 A JP 2002216553A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気中常温下において、有機溶媒に直接触れ
させることなく、基板上に任意のパターン化された導電
性有機物の良好な電極を、簡易にかつ安全に作製する電
極形成法を提供する。 【解決手段】 水面上に導電性有機物を有機溶媒に溶解
させた溶液を滴下し、該溶液中の溶媒が蒸発した後、水
面上に析出した導電性有機物を寄せ集めて稠密な導電性
有機物の薄膜を形成させ、該薄膜の上に、予め所定の電
極パターン形状の開孔を設けた基板の表面を疎水性のマ
スクを介して配置することにより、基板上にパターン化
された導電性有機物の電極を形成する電極の形成方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大気中常温下において
基板上に所定のパターンを有する電極を形成する方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、基板上に薄膜を形成する方法とし
ては、真空蒸着法やスパッタ法のように特殊な雰囲気下
に高エネルギーを物質に与えて飛散・付着させるもの、
スピンコート法やキャスト法のように、物質を溶かした
揮発性溶液を直接基板に滴下して乾燥・薄膜化させるも
の、水面展開法やラングミュア・ブロジェット法のよう
に物質を溶かした揮発性溶液を水面上に滴下して薄膜化
した後に基板上に転写するもの等が知られている。しか
しながら、真空蒸着法やスパッタ法では、高い運動エネ
ルギーや高い熱エネルギーを有する物質が基板上に飛来
してくることに伴い、基板上に予め存在している層にダ
メージを与え易いという問題がある。また、スピンコー
ト法やキャスト法では、溶媒の蒸発による体積収縮のた
めに形成される膜の稠密性が低下するうえ、溶媒が下の
層を侵食する可能性がある。さらに、水面展開法やラン
グミュア・ブロジェット法では、薄膜のパターン形成が
困難であるという問題があった。そのため、例えば、基
板上に下部電極を形成し、その上に有機色素分子薄膜を
形成し、さらにその上にパターン化された電極を形成し
て有機EL素子や有機太陽電池を作製しようとする場合
には、有機色素分子薄膜表面にダメージを与えることが
不可避であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、基板上に形成
された有機分子薄膜や生体分子薄膜は、常温・常圧から
外れた過酷な条件下では変質し易く、また、有機溶媒に
は溶け出し易いという性質を有するため、それらの薄膜
上に重複したパターンを有する電極を形成するために
は、予め形成された導電性薄膜を、常温・常圧下で基板
上に転写するという方法を用いなければならない。本発
明は、従来の技術における上記した実状に鑑みてなされ
たものである。すなわち、本発明の目的は、大気中常温
下において、有機溶媒に直接触れさせることなく、基板
上に任意のパターン化された導電性有機物の良好な電極
を、簡易にかつ安全に作製する電極形成法を提供するこ
とにある。
【0004】
【問題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、容器中の水面上
に形成された導電性有機物の薄膜を用いて、簡易な方法
で基板上に電極を形成できることを見出し、本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明の電極形成法は、水
面上に導電性有機物を有機溶媒に溶解させた溶液を滴下
し、該溶液中の溶媒が蒸発した後、水面上に析出した導
電性有機物を寄せ集めて稠密な導電性有機物の薄膜を形
成し、該薄膜の上に、予め所定の電極パターン形状の開
孔を設けた基板の表面を疎水性のマスクを介して配置す
ることにより、基板上にパターン形状を有する導電性有
機物の電極を設けたことを特徴とする。その際、使用す
るマスクとしては、その表面が疎水性のものであること
が好ましい。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電極形成法につい
て詳細に説明する。本発明においては、まず、一定量の
水を入れた容器等の内部の水面上に導電性有機物を有機
溶媒に溶かした溶液を滴下すると、溶媒が蒸発した後に
は、水面上に導電性有機物が析出する。この段階では、
溶媒蒸発による体積収縮が起こり水面上に析出した導電
性有機物には多くの隙間が存在しているため、水面と平
行な方向から何らかの圧力を加えて、その導電性有機物
を寄せ集めて稠密な導電性有機物の薄膜を形成させる。
これにより水面上に導電性薄膜を用意することができ
る。次に、この水面上に用意された導電性薄膜の上に、
予め所望とする電極パターン形状にくり抜いた開孔が設
けられている疎水性のマスクを置くことにより、電極パ
ターンに沿った形状で導電性有機物の薄膜部分が空気側
に露出する。そのマスクの上に基板の表面を重ね合わせ
ることによって、露出した導電性有機物の薄膜部分を容
易に基板上に転写することができ、この操作により基板
上にパターンを有する導電性薄膜が転写される。この基
板を付着させる操作を数回繰り返すことにより、転写さ
れる膜厚を増加させることができ、形成された電極の導
電率を適宜制御することが可能となる。
【0006】本発明の電極形成法に用いる導電性有機物
としては、有機溶媒に溶解し、水面上で成膜性を有する
従来公知の導電性有機物であれば使用可能であり、例え
ば、テトラシアノキノジメタン類、テトラシアノアント
ラキノジメタン類、テトラシアノジフェノキノン類、チ
オフェン誘導体、アズレンキノン類、テトラチアフルバ
レン等のチアフルバレン類、フルバレノファン類、テト
ラチアテトラセン類、フラーレン類、ジベンゾシクロオ
クタン系のセレン系化合物等の有機化合物又はそれらの
錯体、ポリアセチレン類、ポリチエニレン類、ポリピロ
リレン類、ポリパラフェニレンビニレン、ヘテロアリー
レン系共重合体、ポリホスフィンボラン類、イソインド
リレン類重合体等の有機重合体が挙げられる。これらの
中でも、テトラチアフルバレン・テトラシアノキノジメ
タン錯体(TTF/TCNQ)、N−n−ブチルイソキ
ノリニウム・テトラシアノキノジメタン錯体(Qu・T
CNQ)、N−n−ピリジニウム・テトラシアノキノ
ジメタン錯体、テトラメチルテトラチアフルバレン・テ
トラシアノキノジメタン錯体等が好ましい。
【0007】これらの導電性有機物を溶解させる有機溶
媒としては、水と混和しない有機溶剤であり、かつ揮発
性のものであれば使用可能であり、例えば、炭化水素
類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリル類等が挙げられ、
具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホ
ルム、アセトニトリル等が好ましく、これらを単独で或
いは2種以上を混合して用いることができる。
【0008】本発明において、電極を設ける基板として
は、表面が強親水性を有しない固体状の材質であれば使
用可能であり、例えば、ガラス、シリコン等の無機材料
でも、プラスチック、有機化合物等の有機材料でもよ
く、なかでも、疎水性表面を有するもの又は疎水性にす
るための表面処理を施されているものが好ましい。ま
た、それらの形状は問わない。
【0009】また、電極パターンの形成に用いるマスク
は、水面上に形成された導電性有機物の薄膜の不要な部
分を覆い、所望とするパターンの導電性有機物薄膜部の
みを空気側に露出させる役割を果たすものである。この
マスクとしては、表面が疎水性のものであれば使用可能
であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、塩化ビニル、ポリエチレン、テフロン(登録商
標)等で代表されるプラスチックフィルム等の疎水性の
薄膜が挙げられる。また、マスクは、予め基板上に形成
したい電極パターンの形状に合わせた開孔を適宜設けて
使用されるが、パターン形状に沿って導電性薄膜を露出
できれば、必ずしも水面上に浮かべる必要はない。その
マスクの開孔の形状としては、電極として使用されるも
のであれば良く、例えば、正方形、長方形、円形、楕円
形、十字形等が挙げられる。このマスクの膜厚として
は、10〜100μm程度のものを用いることが好まし
い。
【0010】本発明の方法において、水面上に析出した
導電性有機物を寄せ集めて稠密な導電性有機物の薄膜を
形成させる手段としては、板状物、棒状物、型枠等の器
具を用いる方法、水流を利用する等の他の方法も可能で
あり、水面上の物質を移動させることができる手段であ
れば如何なる方法も使用可能である。また、形成された
導電性有機物薄膜上に疎水性マスクを介して基板を配置
する手段としては、マスクが薄膜と基板との間に介在し
得る配置であれば良く、水面上にマスクを置く方法、基
板の表面に予めマスクを付着させて一体としたものを薄
膜上に置く方法等の操作方法を採ることができる。
【0011】図1は、本発明の電極形成法を実施するた
めの一構成例を示す概略図である。図1において、1は
水、2は水面を囲う枠、3は導電性有機物の薄膜、4は
パターン形状にくり抜いた開孔を設けた疎水性マスク、
5は疎水性表面の基板である。また、図2は、本発明の
電極形成法に用いられるマスクの形状の一例を示すもの
である。
【0012】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例1 約5℃の純水1の上に、テトラチアフルバレン・テトラ
シアノキノジメタン錯体(TTF/TCNQ)を溶解さ
せたクロロホルムとアセトニトリルの混合溶液(体積
比:1/1)を約1ml滴下し、約5分間放置すると、
水面上にTTF・TCNQの集合体が析出した。次に、
枠2を動かして囲まれた面積を減少させることにより析
出物を寄せ集めると、稠密なTTF・TCNQ膜3が形
成された。純水1上に稠密な膜3が形成された状態は、
水面の表面張力の増加という現象で検出し、表面張力が
10mN/mとなったところで枠2の移動を停止した。次
に、図2に示す電極パターン形状(幅3mm×長さ25
mm)にくり抜いたPETフィルムをマスク4として用
いた。これは20回程度の基板付着操作が可能なもので
ある。このマスク4をTTF・TCNQ膜3上に被せ
て、パターンに沿った形状のTTF・TCNQ膜3を空
気側に露出させた。この状態でマスク4の上から基板5
を合わせてパターンの一部に付着させると、パターンに
沿った形状のTTF・TCNQ膜3が基板5に転写され
た。さらに、マスク4の左上パターン部から隣のパター
ン部へと順番に位置合わせした上で、基板5を付着させ
る操作を繰り返し行うことで、転写されるTTF・TC
NQ膜の厚さ、すなわち電気伝導度をパターン形状を崩
すことなく増加させることができる。上述した手順に従
い、基板5を水面1上のTTF・TCNQ薄膜3に10
回付着させたところ、マスクパターンに対応する電気抵
抗率約10KΩ/sqのTTF・TCNQ薄膜が基板5上
に形成された。
【0013】実施例2 導電性有機物を溶解させた溶液として、N-n-ブチルイソ
キノリニウム・テトラシアノキノジメタン1:2錯体
(Qu・TCNQ2)のトルエン、アセトニトリル混合溶液
(体積比:1/1)を用いたこと以外は、実施例1と同
様の操作を行ったところ、マスクパターンに対応する電
気抵抗率約100KΩ/sqのQu・TCNQ2薄膜が基板上に
形成された。
【0014】
【発明の効果】本発明は、大気中常温下において有機溶
媒にさらすことなく簡便な方法で基板上に所望のパター
ンを有する電極を容易に形成することができるから、所
望のパターン化された電極を必要とする電気材料、例え
ば、有機EL素子、有機太陽電池、液晶等の分野に用い
られる電極の作製に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極形成法を実施するための一例を示
す略断面図である。
【図2】本発明に用いるマスクの開孔の一形状例を示
す。
【符号の説明】
1 水 2 枠 3 導電性有機物の薄膜 4 マスク 5 基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水面上に導電性有機物を有機溶媒に溶解
    させた溶液を滴下し、該溶液中の溶媒が蒸発した後、水
    面上に析出した導電性有機物を寄せ集めて稠密な導電性
    有機物の薄膜を形成させ、該薄膜の上に、予め所定の電
    極パターン形状の開孔を設けた基板の表面を疎水性のマ
    スクを介して配置することにより、基板上にパターン化
    された導電性有機物の電極を形成することを特徴とする
    電極形成法。
  2. 【請求項2】 前記基板の表面が、疎水性のものである
    請求項1に記載の電極形成法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007142056A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 有機半導体装置の製造方法
JP2013187415A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Fujitsu Ltd 薄膜グラファイトを含有する構造体の製造方法、及び電気部品

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