JP2007145984A - Siloxane-based molecular membrane, method for producing the same and organic device using the membrane - Google Patents

Siloxane-based molecular membrane, method for producing the same and organic device using the membrane Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a siloxane-based molecular membrane that has extremely high stability and is highly controlled in arrangement and to provide a method for producing the siloxane-based molecular membrane and an organic device using the molecular membrane. <P>SOLUTION: The siloxane-based molecular membrane is formed by using an organic compound represented by general formula Si(A<SP>1</SP>)(A<SP>2</SP>)(A<SP>3</SP>)-B-Si(A<SP>4</SP>)(A<SP>5</SP>)(A<SP>6</SP>) (A<SP>1</SP>-A<SP>6</SP>are each a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group or an alkyl group; release reactivity satisfies relation of A<SP>1</SP>-A<SP>3</SP>>A<SP>4</SP>-A<SP>6</SP>; B is a bifunctional organic group) and has a siloxane network on a membrane surface. The organic device has the molecular membrane. The molecular membrane is obtained by a process for forming a single monomolecular membrane by reacting a silyl group containing A<SP>1</SP>-A<SP>3</SP>of the organic compound with a substrate surface, a process for cleaning and removing an unreacted organic compound by using a nonaqueous solvent and a process for forming a siloxane network by an unreacted silyl group existing on the membrane surface side of the monomolecular membrane. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機ケイ素化合物によりシロキサンネットワークを構築した分子膜に関する。更に詳しくは、基板とシロキサンネットワークによって固定化された分子膜が、基板と逆側の空気界面側(膜表面側)でもシロキサンネットワークを形成し、分子両側でシロキサンネットワークを形成した分子膜に関する。本発明はまた、そのようなシロキサン系分子膜の製造方法及び該分子膜を用いた有機デバイスに関する。   The present invention relates to a molecular film in which a siloxane network is constructed from an organosilicon compound. More specifically, the present invention relates to a molecular film in which a molecular film fixed by a substrate and a siloxane network forms a siloxane network on the air interface side (film surface side) opposite to the substrate and forms a siloxane network on both sides of the molecule. The present invention also relates to a method for producing such a siloxane-based molecular film and an organic device using the molecular film.

従来、基板表面を修飾する方法として有機ケイ素化合物を用いて基板表面上に化学吸着させる方法がある。この手法では、有機ケイ素化合物は基板とシロキサンネットワークによって基板に固定化される。
有機ケイ素化合物は、基板と吸着するためにシリル基を有しており、基板と吸着するとともにシリル基以外の部分の構造に由来する相互作用によって自己組織化膜を形成している。
Conventionally, as a method of modifying the substrate surface, there is a method of chemically adsorbing on the substrate surface using an organosilicon compound. In this approach, the organosilicon compound is immobilized on the substrate by the substrate and a siloxane network.
The organosilicon compound has a silyl group for adsorbing to the substrate, and adsorbs to the substrate and forms a self-assembled film by an interaction derived from the structure of a portion other than the silyl group.

自己組織化膜とは、有機化合物の一部を、基板表面の官能基と結合させたものであり、きわめて欠陥が少なく、高い秩序性を有した膜である。この自己組織化膜は、製造方法がきわめて簡便であるため、基板への製膜を容易に行うことができる。通常、自己組織化膜として、金基板上に形成されたチオール膜や、親水化処理により表面に水酸基を突出可能な基板(例えば、シリコン基板)上に形成されたケイ素化合物膜が知られている。なかでも、耐久性が高い点で、ケイ素化合物膜が注目されている。ケイ素化合物膜は、従来から撥水コーティングとして使用されており、撥水効果の高いアルキル基や、フッ化アルキル基を有機官能基として有するシランカップリング剤が用いて製膜されていた。他にもケイ素化合物として、フェニレン基、またはアセチレン基をもつ分子構造からなるものが挙げられる。(例えば、特許文献1〜3)   A self-assembled film is a film in which a part of an organic compound is bonded to a functional group on the surface of a substrate and has very few defects and high order. Since this self-assembled film has a very simple manufacturing method, it can be easily formed on a substrate. Usually, as a self-assembled film, a thiol film formed on a gold substrate or a silicon compound film formed on a substrate (for example, a silicon substrate) capable of protruding a hydroxyl group on the surface by a hydrophilic treatment is known. . Among these, a silicon compound film has attracted attention because of its high durability. The silicon compound film has been conventionally used as a water-repellent coating, and has been formed using a silane coupling agent having an alkyl group having a high water-repellent effect or a fluorinated alkyl group as an organic functional group. In addition, examples of the silicon compound include those having a molecular structure having a phenylene group or an acetylene group. (For example, Patent Documents 1 to 3)

このようなケイ素系化合物として、分子の末端に官能基としてチオフェン環を1つ有し、チオフェン環が直鎖炭化水素基を介してSiと結合した化合物が提案されている(例えば、特許文献4)。更に、ポリアセチレン膜として、化学吸着法により、基板上に−Si−O−ネットワークを形成して、アセチレン基の部分を重合させるものが提案されている(例えば、特許文献5)。また更に、有機材料として、チオフェン環の2、5位に直鎖炭化水素基がそれぞれ結合し、直鎖炭化水素の末端とシラノール基とが結合したケイ素化合物を用い、これを基板上に自己組織化させ、更に電界重合等により分子同士を重合させて導電性薄膜を形成し、この導電性薄膜を半導体層として使用した有機デバイスが提案されている(例えば、特許文献6)。更にまた、ポリチオフェンに含まれるチオフェン環にシラノール基を有するケイ素化合物を主成分とした半導体薄膜を利用した電界効果トランジスタが提案されている(例えば、特許文献7)。   As such a silicon-based compound, a compound having one thiophene ring as a functional group at the end of a molecule, and the thiophene ring bonded to Si via a linear hydrocarbon group has been proposed (for example, Patent Document 4). ). Further, as a polyacetylene film, a film in which an —Si—O— network is formed on a substrate by a chemical adsorption method and an acetylene group portion is polymerized has been proposed (for example, Patent Document 5). Further, as the organic material, a silicon compound in which a linear hydrocarbon group is bonded to the 2nd and 5th positions of the thiophene ring and the end of the linear hydrocarbon is bonded to the silanol group is used. In addition, an organic device has been proposed in which molecules are polymerized by electric field polymerization or the like to form a conductive thin film, and this conductive thin film is used as a semiconductor layer (for example, Patent Document 6). Furthermore, a field effect transistor using a semiconductor thin film whose main component is a silicon compound having a silanol group in a thiophene ring contained in polythiophene has been proposed (for example, Patent Document 7).

しかしながら、上記に提案されている化合物は、基板との化学吸着可能な自己組織化膜は作製可能であるが、基板との相互作用と分子間相互作用により形成された自己組織化膜であり、2つの相互作用を利用して膜形成していることから、たとえば分子間相互作用が弱い場合は膜が形成されることなく、非常に不安定な膜となってしまう。また、膜の安定性の向上や電気特性を発現するためにポリアセチレン膜として、化学吸着法により、基板上に−Si−O−ネットワークを形成して、アセチレン基の部分を重合させた場合、―Si−O−Si−のSi間距離とアセチレン結合間距離が異なるために、分子のネットワークにひずみが生じることとなる。   However, the compound proposed above is a self-assembled film formed by interaction with the substrate and intermolecular interaction, although a self-assembled film that can be chemically adsorbed to the substrate can be produced. Since the film is formed by utilizing the two interactions, for example, when the intermolecular interaction is weak, the film is not formed and the film becomes very unstable. In addition, when a polyacetylene film is formed on a substrate by a chemical adsorption method in order to improve the stability of the film and express electrical properties, a -Si-O-network is formed on the substrate, and the acetylene group portion is polymerized. Since the Si-Si-Si distance and the acetylene bond distance of Si-O-Si- are different, the molecular network is distorted.

高い配列秩序性を得るためには、分子間に高い引力相互作用が働く必要がある。分子間力とは、引力項と反発項により構成されており、前者は分子間距離の6乗に、後者は分子間距離の12乗に反比例する。したがって、引力項と反発項を足し合わせた分子間力は図10に示す関係を有する。ここで、図10での極小点(図中の矢印部分)が、引力項と反発項との兼ね合いから最も分子間に高い引力が作用するときの分子間距離である。すなわち、より高い配列秩序性を得るためには、分子間距離を極小点にできる限り近づけることが重要である。したがって、本来、抵抗加熱蒸着法や分子線蒸着法等の真空プロセスにおいては、ある特定の条件下においてのみ、π電子共役系分子同士の分子間相互作用をうまく制御することで、高い配列秩序性が得られている。このように分子間相互作用により構築される高配列制御された膜でのみ、高い電気伝導特性を発現することが可能となる。   In order to obtain high ordering, high attractive interaction must be exerted between molecules. The intermolecular force is composed of an attractive term and a repulsion term, the former being inversely proportional to the sixth power of the intermolecular distance and the latter being inversely proportional to the twelfth power of the intermolecular distance. Therefore, the intermolecular force obtained by adding the attractive force term and the repulsive term has the relationship shown in FIG. Here, the minimum point in FIG. 10 (arrow part in the figure) is the intermolecular distance when the highest attractive force acts between the molecules due to the balance between the attractive term and the repulsive term. That is, in order to obtain higher ordering, it is important to make the intermolecular distance as close as possible to the minimum point. Therefore, in vacuum processes such as resistance heating vapor deposition and molecular beam vapor deposition, originally, high sequence ordering can be achieved by well controlling the intermolecular interaction between π-electron conjugated molecules only under certain conditions. Is obtained. Thus, it is possible to develop high electric conduction characteristics only with a highly controlled film constructed by intermolecular interaction.

一方、上記化合物は、Si−O−Siの2次元ネットワークを形成することで基板と化学吸着し、かつ、特定の長鎖アルキル同士の分子間相互作用による秩序性が得られる可能性はあるが、例えば、官能基である1つのチオフェン分子がπ電子共役系に寄与するのみであるため、分子間の相互作用が弱く、また電気伝導性に不可欠なπ電子共役系の広がりが非常に小さいという問題があった。仮に、上記官能基であるチオフェン分子の分子数を増やすことができたとしても、膜の秩序性を形成する因子が、長鎖アルキル部とチオフェン部との間で、分子間相互作用を整合一致させることは困難である。   On the other hand, the above compound may be chemically adsorbed to the substrate by forming a two-dimensional network of Si-O-Si, and there is a possibility that ordering due to intermolecular interaction between specific long-chain alkyls may be obtained. For example, since one thiophene molecule that is a functional group only contributes to the π-electron conjugated system, the interaction between the molecules is weak, and the spread of the π-electron conjugated system essential for electrical conductivity is very small. There was a problem. Even if the number of thiophene molecules, which are the above functional groups, can be increased, the factor that forms the order of the film matches the intermolecular interaction between the long-chain alkyl part and the thiophene part. It is difficult to make it.

また、末端にシリル基を有するケイ素化合物を用いて化学吸着法によって単分子が累積した膜(累積膜)を基板上に形成する場合、末端のシリル基の反応性が問題になってくる。これまでに報告された化学吸着法を利用した累積膜の調整方法としては、たとえば特許文献8がある。この特許では基板と吸着反応を起こす化合物として、トリクロロシリル基を両末端に有するアルキルシラン化合物を用いている。具体的には、基板表面に単分子膜を形成した後、化合物の空気界面側に残っているトリクロロシリル基を新たな吸着反応サイトとして、単分子膜を累積することからなる累積膜の形成方法が示されている。   In addition, when a film (cumulative film) in which single molecules are accumulated by a chemical adsorption method using a silicon compound having a silyl group at the terminal is formed on the substrate, the reactivity of the terminal silyl group becomes a problem. As a method for adjusting a cumulative film using the chemical adsorption method reported so far, there is, for example, Patent Document 8. In this patent, an alkylsilane compound having trichlorosilyl groups at both ends is used as a compound that causes an adsorption reaction with the substrate. Specifically, after forming a monomolecular film on the substrate surface, a method of forming a cumulative film comprising accumulating the monomolecular film using the trichlorosilyl group remaining on the air interface side of the compound as a new adsorption reaction site It is shown.

しかしながら、トリクロロシリル基は塩素原子の脱離反応の反応性が極めて激しいことが知られている。両末端にトリクロロシリル基を有している場合、単分子膜形成時にいずれの末端のトリクロロシリル基も加水分解反応する。その結果、このケイ素化合物は、基板との吸着反応を起こすと同時に、未反応側の末端基を次の吸着点として、二分子、三分子化を同時に起こす。ゆえに、従来の化合物による化学吸着法では、膜厚が均一で、かつ分子配列の秩序性が高い単分子累積膜を再現性よく形成することは困難であった。膜厚が不均一で、分子配列の秩序性が低い単分子累積膜を用いたデバイスは累積膜の間でキャリアがトラップされるために、性能の劣化が生じてしまう。
特開平1−305094号公報 特開平5−186531号公報 特開2002−261317号公報 IEEE Electron Device Lett.,18,606-608(1997) 特許第2889768号公報 特公平6−27140号公報 特許第2507153号公報 特許第2725587号公報 特許第3292205号公報
However, it is known that the trichlorosilyl group has extremely intense reactivity of elimination reaction of chlorine atoms. When trichlorosilyl groups are present at both ends, the trichlorosilyl group at either end undergoes a hydrolysis reaction during monomolecular film formation. As a result, this silicon compound causes an adsorption reaction with the substrate, and at the same time, bimolecular and trimolecularization occur simultaneously with the unreacted end group as the next adsorption point. Therefore, in the conventional chemical adsorption method using a compound, it has been difficult to form a monomolecular cumulative film with uniform film thickness and high molecular ordering with high reproducibility. In a device using a monomolecular cumulative film with a non-uniform film thickness and a low order of molecular arrangement, carriers are trapped between the cumulative films, resulting in performance degradation.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-305094 Japanese Patent Laid-Open No. 5-186531 JP 2002-261317 A IEEE Electron Device Lett. , 18,606-608 (1997) Japanese Patent No. 2889768 Japanese Examined Patent Publication No. 6-27140 Japanese Patent No. 2507153 Japanese Patent No. 2725587 Japanese Patent No. 3292205

本発明は、非常に高い安定性を有し、且つ、高度に配列制御されたシロキサン系分子膜、該シロキサン系分子膜の製造方法及び該分子膜を用いた有機デバイスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a siloxane-based molecular film having very high stability and highly controlled, a method for producing the siloxane-based molecular film, and an organic device using the molecular film. To do.

本発明は、一般式(I);

Figure 2007145984
(式中、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、A〜Aは脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす;Bは2価の有機基である)で表される有機化合物を用いて形成されてなり、膜表面にシロキサンネットワークを有することを特徴とするシロキサン系分子膜に関する。 The present invention relates to a general formula (I);
Figure 2007145984
(In the formula, A 1 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and A 1 to A 6 are elimination reactivity. Satisfying the relationship of A 1 to A 3 > A 4 to A 6 ; B is a divalent organic group), and has a siloxane network on the film surface The present invention relates to a characteristic siloxane-based molecular film.

本発明はまた、
(式) H−B−MgX (2)
(式中、Bは2価の有機基であり、Xはハロゲン原子である)で示される化合物と、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (3)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基である)で示される化合物とを反応させて、
(式) H−B−Si(A)(A)(A) (4)
を合成し、
式(4)中、Bにハロゲン原子を結合させ、エトキシエタン又はテトラヒドロフラン(THF)の存在下で、マグネシウムやリチウム金属と反応させて
(式) MgX−B−Si(A)(A)(A)又はLiX−B−Si(A)(A)(A) (5)
で示される化合物を合成した後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (6)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす)で示される化合物と反応させて、一般式(I)の有機化合物を得ることを特徴とする上記シロキサン系分子膜を製造する方法に関する。
The present invention also provides
(Formula) H-B-MgX (2)
(Wherein B is a divalent organic group and X is a halogen atom);
(Formula) Y 1 -Si (A 1) (A 2) (A 3) (3)
(Wherein Y 1 is a halogen atom, and A 1 to A 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms). Reaction with the compound
(Formula) H-B-Si (A 1) (A 2) (A 3) (4)
Synthesize
In the formula (4), a halogen atom is bonded to B and reacted with magnesium or lithium metal in the presence of ethoxyethane or tetrahydrofuran (THF) (formula) MgX-B-Si (A 1 ) (A 2 ) (A 3) or LiX-B-Si (A 1 ) (A 2) (A 3) (5)
After synthesizing the compound represented by
(Formula) Y 2 -Si (A 4) (A 5) (A 6) (6)
(In the formula, Y 2 is a halogen atom, and A 4 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and is eliminated. The above siloxane-based molecular film is produced, wherein the organic compound of the general formula (I) is obtained by reacting with a compound represented by the formula (I) satisfying the relationship of A 1 to A 3 > A 4 to A 6. On how to do.

本発明はまた、
(式) X−B−X (8)
(式中、Bは2価の有機基であり、X及びXは、それぞれ異なって、ハロゲン原子である。)で示される化合物を、マグネシウム又はリチウムからなる金属触媒を用いてグリニヤール反応剤とした後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (3)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基である)で示される化合物と反応させ、下記式で表されるグリニヤール反応剤
(式) Si(A)(A)(A)−B−MgX (9)
を得、その後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (6)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす)で示される化合物と(式9)で示される化合物とを反応させて、一般式(I)の有機化合物を得ることを特徴とする上記シロキサン系分子膜を製造する方法に関する。
The present invention also provides
(Formula) X 1 -B-X 2 ( 8)
(Wherein B is a divalent organic group, X 1 and X 2 are different from each other and are a halogen atom), and a Grignard reactant using a metal catalyst comprising magnesium or lithium. And then
(Formula) Y 1 -Si (A 1) (A 2) (A 3) (3)
(Wherein Y 1 is a halogen atom, and A 1 to A 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms). Grignard reactant represented by the following formula (formula) Si (A 1 ) (A 2 ) (A 3 ) -B-MgX 2 (9)
And then
(Formula) Y 2 -Si (A 4) (A 5) (A 6) (6)
(In the formula, Y 2 is a halogen atom, and A 4 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and is eliminated. reactivity a 1 ~A 3> a 4 ~A satisfies the relation 6) with a compound of a (by reacting a compound of the formula 9), to obtain an organic compound of the general formula (I) The present invention relates to a method for producing the siloxane-based molecular film.

本発明は上記シロキサン系分子膜を有する有機デバイスに関する。   The present invention relates to an organic device having the siloxane-based molecular film.

本明細書中において、単一単分子膜とは1層の単分子膜からなる有機薄膜を意味するものとする。
また単分子累積膜とは、2層以上の単分子膜が累積(積層)されてなる有機薄膜を意味するものとする。
In the present specification, a single monomolecular film means an organic thin film composed of a single monomolecular film.
The monomolecular cumulative film means an organic thin film in which two or more monomolecular films are accumulated (laminated).

本発明のシロキサン系分子膜は2次元シロキサンネットワークにより基板と化学吸着するだけでなく、膜表面においても2次元シロキサンネットワークが形成されているため、膜の高配列秩序化に必要な近距離力である、分子同士に作用する分子間相互作用が効率的に働く。そのため、非常に高い安定性を有し、且つ、高度に配列制御される。したがって、基板に物理吸着により作製した膜と比較して、得られた膜を基板表面に強固に吸着させて、物理的な剥がれを防止し、膜の物理的な強度を向上させることができ、かつ膜表面の平滑性に優れた緻密な膜を提供することができる。   The siloxane molecular film of the present invention is not only chemically adsorbed to the substrate by the two-dimensional siloxane network, but also has a two-dimensional siloxane network formed on the film surface. A certain intermolecular interaction that works between molecules works efficiently. Therefore, it has very high stability and is highly sequence controlled. Therefore, compared to the film produced by physical adsorption to the substrate, the obtained film can be firmly adsorbed to the substrate surface, preventing physical peeling, and improving the physical strength of the film, In addition, a dense film having excellent film surface smoothness can be provided.

また本発明シロキサン系分子膜は、当該膜を構成する有機化合物由来の分子間相互作用と、2つのシロキサンネットワークとによって、非常に高い配列制御化を達成する。また、分子膜の膜表面側もシロキサンネットワークを形成していることから、膜表面のラフネスが抑えられるとともに膜強度を向上させることができる。これにより分子軸と垂直な方向(膜面内方向)へのホッピング伝導により、キャリアの移動がスムーズに行われる。また、分子軸方向へも高い導電性が得られることで、導電性材料として、有機薄膜トランジスタ材料のみならず、太陽電池、燃料電池、センサ等に広く応用することが可能となる。   Further, the siloxane-based molecular film of the present invention achieves very high alignment control by the intermolecular interaction derived from the organic compound constituting the film and the two siloxane networks. Moreover, since the siloxane network is formed also on the film surface side of the molecular film, the roughness of the film surface can be suppressed and the film strength can be improved. Thus, carriers are smoothly moved by hopping conduction in a direction (in-plane direction) perpendicular to the molecular axis. In addition, since high conductivity is obtained in the molecular axis direction, the conductive material can be widely applied not only to organic thin film transistor materials but also to solar cells, fuel cells, sensors, and the like.

しかも、本発明のシロキサン系分子膜を構成する有機化合物は簡便に製造可能である。また、かかる有機化合物を、キャリア移動を起こさないような材料、例えば一般式(I)においてB基が飽和炭化水素化合物由来の基である有機化合物とすると、高度に配列制御され、膜表面の平滑性に優れた膜を形成することができるので、分子サイズオーダーで膜厚制御された絶縁材料に応用することが可能である。   And the organic compound which comprises the siloxane type molecular film of this invention can be manufactured simply. In addition, when such an organic compound is a material that does not cause carrier transfer, for example, an organic compound in which the B group is a group derived from a saturated hydrocarbon compound in the general formula (I), the alignment is highly controlled, and the film surface is smooth. Since a film having excellent properties can be formed, it can be applied to an insulating material whose film thickness is controlled on the molecular size order.

また、本発明のシロキサン系分子膜を構成する一般式(I)の有機化合物は、両端にシリル基を有し、しかもケイ素に結合する基の脱離反応性を両端のシリル基で異ならせているので、基板への吸着及び膜表面への吸着反応等を逐次かつ選択的に再現性よく行うことができる。このことから、本発明は、従来技術に比べ、膜形状および分子の配向性が均一で更に再現性良く、累積膜を形成可能となる。つまり、分子が膜面内方向のみならず膜厚方向に高度に秩序性よく配列した高い分子配向性を有したシロキサン系分子膜を作製できる。   Further, the organic compound of the general formula (I) constituting the siloxane-based molecular film of the present invention has silyl groups at both ends, and the elimination reactivity of the group bonded to silicon is different between the silyl groups at both ends. Therefore, the adsorption to the substrate and the adsorption reaction to the film surface can be performed sequentially and selectively with good reproducibility. Thus, the present invention can form a cumulative film with a uniform film shape and molecular orientation and higher reproducibility than the prior art. That is, it is possible to produce a siloxane-based molecular film having high molecular orientation in which molecules are arranged in a highly ordered manner not only in the in-plane direction but also in the film thickness direction.

また、本発明のシロキサン系分子膜は基板側と膜表面側とに2次元シロキサンネットワークを有するため、非常に安定な膜を形成することができる。
そのようなシロキサン系分子膜を単分子累積膜として作製した場合、当該分子膜は、構成単位である数nm厚の単分子層の電気特性に対応して膜厚方向に異なる電気特性を有し得る。その結果、導電率、誘電率、キャリア移動効率、電極界面における電荷注入効率等を制御できる。更には、高密度記録、高速応答及び/又は高感度の光/温度/ガスセンサデバイスに応用できる。
In addition, since the siloxane-based molecular film of the present invention has a two-dimensional siloxane network on the substrate side and the film surface side, a very stable film can be formed.
When such a siloxane-based molecular film is produced as a monomolecular cumulative film, the molecular film has different electric characteristics in the film thickness direction corresponding to the electric characteristics of a monomolecular layer of several nm thickness which is a structural unit. obtain. As a result, the conductivity, dielectric constant, carrier transfer efficiency, charge injection efficiency at the electrode interface, and the like can be controlled. Furthermore, it can be applied to high density recording, high speed response and / or high sensitivity light / temperature / gas sensor devices.

更に、本発明のシロキサン系分子膜を構成する有機化合物は、自己組織化特性を有しているので、高度な配列性を有した分子膜の作製を真空中で行う必要がなく、大気中で行うことができる。このことは、シロキサン系分子膜の製造が簡便で安価であることを意味し、よって工業プロセスとしてもメリットが大きい。   Furthermore, since the organic compound constituting the siloxane-based molecular film of the present invention has a self-organizing property, it is not necessary to produce a molecular film having a high degree of alignment in a vacuum, and in the atmosphere. It can be carried out. This means that the production of the siloxane-based molecular film is simple and inexpensive, and therefore has great merit as an industrial process.

また、本発明のシロキサン系分子膜を形成する基板の前処理としての親水化処理をパターニングして行えば、膜厚方向のみならず膜面内方向にも電気特性に異方性を付与できる。つまり、擬3次元で電気特性の異なる有機薄膜を調製することが可能となり、次世代電気デバイスへの応用も拡がる。   In addition, if the hydrophilic treatment as a pretreatment of the substrate on which the siloxane-based molecular film of the present invention is formed is patterned, anisotropy can be imparted to the electrical characteristics not only in the film thickness direction but also in the film in-plane direction. That is, it becomes possible to prepare organic thin films having different electrical characteristics in a pseudo three-dimensional manner, and the application to next-generation electric devices is also expanded.

また更には、本発明のシロキサン系分子膜は、累積膜として形成する場合、基板から垂直方向に導電性、熱感応性、光感応性の異なる材料を数nmオーダーで累積させることができることから、高密度記録、高速応答スイッチ、微細領域導電性等の分野、電子及び正孔注入、電子及び正孔輸送、発光層のような厚さnmオーダーでヘテロ構造を有する有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子、太陽電池等に用いられる光電変換素子等に応用させることができる。   Furthermore, when the siloxane-based molecular film of the present invention is formed as a cumulative film, materials having different conductivity, heat sensitivity, and light sensitivity can be accumulated in the order of several nm in the vertical direction from the substrate. Fields such as high-density recording, high-speed response switch, fine region conductivity, electron and hole injection, electron and hole transport, organic electroluminescence (EL) elements having a heterostructure in the order of nm, such as a light emitting layer, The present invention can be applied to photoelectric conversion elements used for solar cells and the like.

(有機化合物)
本発明のシロキサン系分子膜を構成する有機化合物は、分子の両末端に脱離反応性の異なる異種官能基を有するものであり、すなわち一般式(I);

Figure 2007145984
で表される。 (Organic compounds)
The organic compound constituting the siloxane-based molecular film of the present invention has different functional groups with different elimination reactivity at both ends of the molecule, that is, the general formula (I);
Figure 2007145984
It is represented by

式(I)中、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、A〜Aは脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす。 In formula (I), A 1 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and A 1 to A 6 are eliminated. for reactivity satisfy the relation of a 1 ~A 3> a 4 ~A 6.

本発明において、脱離反応性とは「水中における基の脱離し易さ」を意味し、脱離反応性が高いほど水中において当該基の脱離(加水分解)が容易になされることを示す。
また、脱離反応性についてのA〜A>A〜Aの関係とは、A〜Aのうちの少なくとも1個の基、好ましくは全ての基の当該反応性が、A〜Aのうちの脱離反応性が最も高い基の当該反応性よりも高い関係を意味する。そのような関係を満たす限り、A〜Aは同一でも異なっていてもよく、A〜Aもまた同一でも異なっていてもよい。
In the present invention, elimination reactivity means “ease of group elimination in water”, and the higher the elimination reactivity, the easier the elimination (hydrolysis) of the group in water. .
Further, the relationship of A 1 to A 3 > A 4 to A 6 regarding elimination reactivity means that the reactivity of at least one group, preferably all groups, of A 1 to A 3 is A 4 to a elimination reactivity of the 6 means a higher relationship than the reactivity of the highest group. As long as such a relationship is satisfied, A 1 to A 3 may be the same or different, and A 4 to A 6 may also be the same or different.

本発明の有機化合物はこのように一方の末端には脱離反応性が比較的低いA〜Aを有するシリル基を備え、他方の末端には当該A〜Aよりも脱離反応性が高い基をA〜Aのうちの少なくとも1個の基として有するシリル基を備える。そのため、水のプロトン濃度等を調整することにより、本発明の有機化合物が有する2個のシリル基の反応性をシリル基ごとに制御可能となり、一方のシリル基による基板や有機膜表面への吸着反応およびその後の他方のシリル基による吸着反応を容易に制御可能となる。その結果として、膜厚が均一で、かつ分子配列の秩序性が高い単一単分子膜およびその累積膜を再現性良く製造可能となる。 As described above, the organic compound of the present invention has a silyl group having A 4 to A 6 having relatively low elimination reactivity at one end, and the elimination reaction at the other end is higher than that of A 4 to A 6. A silyl group having a highly functional group as at least one of A 1 to A 3 . Therefore, by adjusting the proton concentration of water, etc., the reactivity of the two silyl groups of the organic compound of the present invention can be controlled for each silyl group, and the adsorption of one silyl group onto the substrate or the organic film surface The reaction and the subsequent adsorption reaction by the other silyl group can be easily controlled. As a result, it is possible to manufacture a single monomolecular film having a uniform film thickness and a high order of molecular arrangement and its accumulated film with good reproducibility.

〜Aになり得るハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
アルコキシ基は、本発明の化合物の溶解性および製膜性の観点から、炭素数が1〜10、好ましくは1〜6、より好ましくは1〜4である。アルコキシ基の好ましい具体例として、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−または2−プロポキシ基、n−、sec−またはtert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基等が挙げられる。また、アルコキシ基のメチレン基の数が大きすぎると、当該炭素鎖の凝集による結晶化が生じ一種の絶縁層となるために、デバイスとしての特性が落ちる。
Examples of the halogen atom that can be A 1 to A 6 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The alkoxy group has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, from the viewpoint of solubility and film-forming property of the compound of the present invention. Preferable specific examples of the alkoxy group include, for example, methoxy group, ethoxy group, n- or 2-propoxy group, n-, sec- or tert-butoxy group, n-pentyloxy group, n-hexyloxy group and the like. . On the other hand, if the number of methylene groups in the alkoxy group is too large, crystallization due to aggregation of the carbon chain occurs and a kind of insulating layer is formed, so that the device characteristics are deteriorated.

アルキル基は、本発明の化合物の溶解性および製膜性の観点から、炭素数が1〜18、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6である。アルキル基の好ましい具体例として、例えば、メチル基、エチル基、n−または2−プロピル基、n−、sec−またはtert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。また、アルキル基のメチレン基の数が大きすぎると、当該炭素鎖の凝集による結晶化が生じ一種の絶縁層となるために、デバイスとしての特性が落ちる。   The alkyl group has 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, from the viewpoint of the solubility and film-forming property of the compound of the present invention. Preferable specific examples of the alkyl group include, for example, methyl group, ethyl group, n- or 2-propyl group, n-, sec- or tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl, n-heptyl group, n -An octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, etc. are mentioned. On the other hand, if the number of methylene groups in the alkyl group is too large, crystallization due to aggregation of the carbon chain occurs and a kind of insulating layer is formed, so that the device characteristics are deteriorated.

上記原子および基の脱離反応性は、当該原子および基の塩基性に依存する。また、炭化水素基である場合、脱離反応性はメチレン基数および立体構造に依存する。そのため、全ての原子および基に関する脱離反応性の序列を一概に規定することはできないが、アルコキシ基およびアルキル基を1つの群と見なしたときの一般的な序列は以下の通りである。
第1群;ハロゲン原子
第2群;アルコキシ基およびアルキル基
第3群;水素原子
上記序列においては群の番号が大きくなるほど、脱離反応性は低くなる。
The elimination reactivity of the atoms and groups depends on the basicity of the atoms and groups. In the case of a hydrocarbon group, elimination reactivity depends on the number of methylene groups and the three-dimensional structure. Therefore, the order of elimination reactivity for all atoms and groups cannot be defined in general, but the general order when the alkoxy group and the alkyl group are regarded as one group is as follows.
Group 1; Halogen atom Group 2; Alkoxy group and alkyl group Group 3; Hydrogen atom In the above order, the higher the group number, the lower the elimination reactivity.

詳しくは、第1群においてハロゲン原子の脱離反応性は、ヨウ素、臭素、塩素の順で低下する。
第2群においてアルコキシ基およびアルキル基の脱離反応性は、炭素数が同じときは、アルコキシ基、アルキル基の順で低下するが、炭素数が異なるときは、炭素数及び立体構造に依存するために一概に規定できない。炭素数が異なるときのアルコキシ基内での序列またはアルキル基内での序列は一般に、炭素原子数が多くなるほど低くなる。また、立体構造の観点からは、アルコキシ基およびアルキル基の脱離反応性は一般に、それらの基が含有するアルキル基が第1級アルキル基、第2級アルキル基、第3級アルキル基である順に低くなる。
Specifically, in the first group, the elimination reactivity of halogen atoms decreases in the order of iodine, bromine, and chlorine.
In the second group, the elimination reactivity of the alkoxy group and alkyl group decreases in the order of alkoxy group and alkyl group when the carbon number is the same, but when the carbon number is different, it depends on the carbon number and the three-dimensional structure. Therefore, it cannot be specified unconditionally. When the number of carbon atoms is different, the order in the alkoxy group or the order in the alkyl group generally becomes lower as the number of carbon atoms increases. From the viewpoint of the three-dimensional structure, the elimination reactivity of alkoxy groups and alkyl groups is generally such that the alkyl groups contained in these groups are primary alkyl groups, secondary alkyl groups, and tertiary alkyl groups. It becomes lower in order.

特定の基(例えば、X基とY基)について脱離反応性の大小関係を知りたいときは、X基とY基を有するシラン化合物、例えば、Si(X)(Y)を水に添加し、一定時間撹拌した後、シランを分析することによって、それらの関係を知ることができる。すなわち、水酸基に置換されている基が脱離反応性の比較的高い基と言える。XおよびYの両基が水酸基に置換されている場合、または両基が置換されていない場合は、水のpHを、一方の基が水酸基に置換されるpHに調整すればよい。
分析方法はX基、Y基および水酸基の有無を確認できる方法であれば特に制限されず、例えば、質量分析、クロマトグラフ分析が挙げられる。
When it is desired to know the magnitude relationship of elimination reactivity for a specific group (for example, X group and Y group), a silane compound having an X group and a Y group, for example, Si (X) 2 (Y) 2 in water After adding and stirring for a certain time, the relationship between them can be known by analyzing the silanes. That is, a group substituted with a hydroxyl group can be said to be a group having relatively high elimination reactivity. When both X and Y groups are substituted with a hydroxyl group, or when both groups are not substituted, the pH of water may be adjusted to a pH at which one group is substituted with a hydroxyl group.
The analysis method is not particularly limited as long as it can confirm the presence or absence of X group, Y group and hydroxyl group, and examples thereof include mass spectrometry and chromatographic analysis.

上記のような本発明の有機化合物が有するA〜AとA〜Aとの好ましい組み合わせを以下に示す。
(1)A〜Aはそれぞれ独立してハロゲン原子から選択され、好ましくは同時に塩素原子または臭素原子、特に塩素原子である;A〜Aはそれぞれ独立してアルコキシ基から選択され、好ましくは同時にメトキシ基またはエトキシ基、特にエトキシ基である。
(2)A〜Aはそれぞれ独立してハロゲン原子から選択され、好ましくは同時に塩素原子または臭素原子、特に塩素原子である;A〜Aはそれぞれ独立してアルキル基から選択され、好ましくは同時にメチル基またはエチル基、特にエチル基である。
(3)A〜Aはそれぞれ独立して炭素数1〜2のアルコキシ基から選択され、好ましくは同時にメトキシ基またはエトキシ基、特にメトキシ基である;A〜Aはそれぞれ独立して炭素数3〜4のアルコキシ基から選択され、好ましくは同時に2−プロポキシ基、sec−またはtert−ブトキシ基、特にtert−ブトキシ基である。
(4)A〜Aはそれぞれ独立して炭素数1〜2のアルコキシ基から選択され、好ましくは同時にメトキシ基またはエトキシ基、特にメトキシ基である;A〜Aはそれぞれ独立して炭素数3〜8、好ましくは3〜4のアルキル基から選択され、好ましくは同時に2−プロピル基、sec−またはtert−ブチル基、特にtert−ブチル基である。
Preferred combinations of A 1 to A 3 and A 4 to A 6 included in the organic compound of the present invention as described above are shown below.
(1) A 1 to A 3 are each independently selected from a halogen atom, preferably simultaneously a chlorine atom or a bromine atom, in particular a chlorine atom; A 4 to A 6 are each independently selected from an alkoxy group; A methoxy group or an ethoxy group, particularly an ethoxy group is preferred at the same time.
(2) A 1 to A 3 are each independently selected from a halogen atom, preferably simultaneously a chlorine atom or a bromine atom, in particular a chlorine atom; A 4 to A 6 are each independently selected from an alkyl group; A methyl group or an ethyl group, particularly an ethyl group is preferred at the same time.
(3) A 1 to A 3 are each independently selected from an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, and preferably are simultaneously a methoxy group or an ethoxy group, particularly a methoxy group; A 4 to A 6 are each independently It is selected from alkoxy groups having 3 to 4 carbon atoms, preferably 2-propoxy group, sec- or tert-butoxy group, particularly tert-butoxy group at the same time.
(4) A 1 to A 3 are each independently selected from an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, and preferably are simultaneously a methoxy group or an ethoxy group, particularly a methoxy group; A 4 to A 6 are each independently It is selected from an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, preferably 3 to 4 carbon atoms, and preferably a 2-propyl group, a sec- or tert-butyl group, particularly a tert-butyl group.

上記組み合わせの中で、より好ましい組み合わせは組み合わせ(1)および(2)、特に組み合わせ(1)である。   Among the above combinations, the more preferable combinations are the combinations (1) and (2), particularly the combination (1).

上記組み合わせ(1)を満たす本発明の化合物の具体例を以下に示す。

Figure 2007145984
(式中、Bは式(I)のBと同様であって、後で詳述する通りである)。 Specific examples of the compound of the present invention satisfying the combination (1) are shown below.
Figure 2007145984
(In the formula, B is the same as B in formula (I), and will be described in detail later).

上記組み合わせ(2)を満たす本発明の化合物の具体例を以下に示す。

Figure 2007145984
(式中、Bは式(I)のBと同様であって、後で詳述する通りである)。 Specific examples of the compound of the present invention satisfying the combination (2) are shown below.
Figure 2007145984
(In the formula, B is the same as B in formula (I), and will be described in detail later).

上記組み合わせ(3)を満たす本発明の化合物の具体例を以下に示す。

Figure 2007145984
(式中、Bは式(I)のBと同様であって、後で詳述する通りである)。 Specific examples of the compound of the present invention satisfying the above combination (3) are shown below.
Figure 2007145984
(In the formula, B is the same as B in formula (I), and will be described in detail later).

上記組み合わせ(4)を満たす本発明の化合物の具体例を以下に示す。

Figure 2007145984
(式中、Bは式(I)のBと同様であって、後で詳述する通りである)。 Specific examples of the compound of the present invention satisfying the combination (4) are shown below.
Figure 2007145984
(In the formula, B is the same as B in formula (I), and will be described in detail later).

本発明においてA〜AとA〜Aとの組み合わせは、脱離反応性がA〜A>A〜Aの関係を満たす限り、上記組み合わせに限定されるものではない。 In the present invention, the combination of A 1 to A 3 and A 4 to A 6 is not limited to the above combination as long as the elimination reactivity satisfies the relationship of A 1 to A 3 > A 4 to A 6. .

式(I)中、Bは2価の有機基であれば特に制限されず、例えば、π電子共役を示すものであっても、または示さないものであっても良い。すなわち、Bはπ電子共役を示す2価の有機基b1であってもよいし、またはπ電子共役を示さない2価の有機基b2であってもよい。Bがπ電子共役を示す2価の有機基b1であると、得られる有機薄膜が優れた電気特性を発揮する。   In the formula (I), B is not particularly limited as long as it is a divalent organic group. For example, B may or may not exhibit π electron conjugation. That is, B may be a divalent organic group b1 exhibiting π electron conjugation or a divalent organic group b2 not exhibiting π electron conjugation. When B is a divalent organic group b1 exhibiting π-electron conjugation, the obtained organic thin film exhibits excellent electrical characteristics.

π電子共役を示す2価の有機基b1は、π電子共役を示す骨格(π電子共役性骨格)を含有する分子に由来する基、例えば、当該分子から2個の水素原子を除いた残基である。π電子共役性骨格は所望の電気特性に応じて適宜決定され、ヘテロ環を含有してもよいし、かつ/または単環式または多環式構造を有していてもよい。そのようなπ電子共役性骨格として、例えば、芳香族骨格、および複素環骨格ならびにそれらの複合骨格等が挙げられる。   The divalent organic group b1 showing π electron conjugation is a group derived from a molecule containing a skeleton showing π electron conjugation (π electron conjugate skeleton), for example, a residue obtained by removing two hydrogen atoms from the molecule It is. The π-electron conjugated skeleton is appropriately determined according to desired electrical characteristics, may contain a heterocycle, and / or may have a monocyclic or polycyclic structure. Examples of such a π-electron conjugated skeleton include an aromatic skeleton, a heterocyclic skeleton, and a composite skeleton thereof.

有機基b1を誘導し得るπ電子共役性骨格含有分子(π電子共役系化合物)としては、例えば、単環系芳香族化合物、縮合系芳香族化合物、単環系複素環化合物、および縮合系複素環化合物が挙げられる。   Examples of the π-electron conjugated skeleton-containing molecule (π-electron conjugated compound) from which the organic group b1 can be derived include, for example, monocyclic aromatic compounds, condensed aromatic compounds, monocyclic heterocyclic compounds, and condensed heterocyclic compounds. A ring compound is mentioned.

単環系芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン等が挙げられる。中でも直鎖状のものが好ましい。単環系芳香族化合物において直鎖状とは、芳香環における2個の水素原子が互いに当該化合物分子の点対象位置(例えば、ベンゼンにおける1、4−位置)で除かれて2価の有機基になり得るという意味である。
縮合系芳香族化合物としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、オクタセン、ノナセン、アズレン、フルオレン、ピレン、アセナフテン、ペリレン、アントラキノン等が挙げられる。中でも直鎖状のものが好ましい。縮合系芳香族化合物において直鎖状とは、芳香環が直線状に、または対称性をもって縮合しているという意味であり、好ましくは当該縮合環における2個の水素原子が互いに当該化合物分子の点対象位置(例えば、ナフタレンにおける1、6−位置)で除かれて2価の有機基になり得る。具体的には、下記一般式(α1)〜(α3)(式(α1)中、nは0〜10)で表される化合物が挙げられる。
Examples of monocyclic aromatic compounds include benzene, toluene, xylene, mesitylene, cumene and the like. Of these, linear ones are preferred. In a monocyclic aromatic compound, the term “linear” refers to a divalent organic group in which two hydrogen atoms in an aromatic ring are separated from each other at a point target position (for example, 1,4-position in benzene) of the compound molecule. It means that it can be.
Examples of the condensed aromatic compound include naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, hexacene, heptacene, octacene, nonacene, azulene, fluorene, pyrene, acenaphthene, perylene, anthraquinone and the like. Of these, linear ones are preferred. In the condensed aromatic compound, the straight chain means that the aromatic ring is linearly or symmetrically condensed, and preferably two hydrogen atoms in the condensed ring are points of the compound molecule with each other. It can be removed at the target position (for example, 1,6-position in naphthalene) to become a divalent organic group. Specific examples include compounds represented by the following general formulas (α1) to (α3) (wherein n is 0 to 10 in the formula (α1)).

Figure 2007145984
Figure 2007145984

式(α1)で表される化合物はアセン骨格を含む化合物であり、式(α2)で表される化合物はアセナフテン骨格を含む化合物であり、式(α3)で表される化合物はペリレン骨格を含む化合物である。上記式(α1)のアセン骨格を含む化合物を構成するベンゼン環の数は2〜12個であることが好ましい。特に、合成の工程数や生成物の収率を考慮すると、ベンゼン環の数が2〜9であるナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、オクタセン、ノナセンが特に好ましい。   The compound represented by the formula (α1) is a compound containing an acene skeleton, the compound represented by the formula (α2) is a compound containing an acenaphthene skeleton, and the compound represented by the formula (α3) contains a perylene skeleton. A compound. The number of benzene rings constituting the compound containing the acene skeleton of the above formula (α1) is preferably 2 to 12. In particular, in view of the number of synthesis steps and product yield, naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, octacene, and nonacene having 2 to 9 benzene rings are particularly preferable.

単環系複素環化合物としては、例えば、フラン、チオフェン、ピリジン、ピリミジン、オキサゾール等が挙げられる。中でも直鎖状のものが好ましい。単環系複素環化合物において直鎖状とは、複素環における2個の水素原子が互いに当該化合物分子の略点対象位置(例えば、チオフェンにおける2、5−位置)で除かれて2価の有機基になり得るという意味である。
縮合系複素環化合物としては、例えば、チオフェン、ピリジン、フラン等のヘテロ原子を含む5員環または6員環同士、またはヘテロ原子を含む5員環または6員環と芳香族環との縮合系化合物が挙げられる。具体的にはインドール、キノリン、アクリジン、ベンゾフラン等が挙げられる。中でも直鎖状のものが好ましい。縮合系複素環化合物において直鎖状とは、当該化合物を構成するヘテロ環および芳香環が略直線状に、または略対称性をもって縮合しているという意味であり、好ましくは当該縮合環における2個の水素原子が互いに当該化合物分子の略点対象位置(例えば、インドールにおける4、9−位置)で除かれて2価の有機基になり得る。
Examples of the monocyclic heterocyclic compound include furan, thiophene, pyridine, pyrimidine, oxazole and the like. Of these, linear ones are preferred. In a monocyclic heterocyclic compound, a straight-chain is a divalent organic compound in which two hydrogen atoms in a heterocyclic ring are separated from each other at a target point (for example, a 2,5-position in thiophene) of the compound molecule. It means that it can be a group.
Examples of the condensed heterocyclic compound include 5- or 6-membered rings containing heteroatoms such as thiophene, pyridine and furan, or 5- or 6-membered rings containing heteroatoms and an aromatic ring. Compounds. Specific examples include indole, quinoline, acridine, benzofuran and the like. Of these, linear ones are preferred. In the condensed heterocyclic compound, the term “linear” means that the heterocycle and the aromatic ring constituting the compound are condensed in a substantially linear shape or in a substantially symmetrical manner, preferably two in the condensed ring. Can be divalent organic groups by being removed from each other at approximately target positions (for example, 4, 9-positions in indole) of the compound molecule.

π電子共役を示さない2価の有機基b2は、π電子共役を示さない骨格(非π電子共役性骨格)を含有する分子に由来する基、例えば、当該分子から2個の水素原子を除いた残基である。非π電子共役性骨格として、飽和脂肪族骨格材料が挙げられる。   The divalent organic group b2 that does not exhibit π-electron conjugation is a group derived from a molecule containing a skeleton that does not exhibit π-electron conjugation (non-π-electron conjugated skeleton), for example, by removing two hydrogen atoms from the molecule. Residue. Examples of the non-π electron conjugated skeleton include saturated aliphatic skeleton materials.

有機基b2を誘導し得る非π電子共役性骨格含有分子としては、例えば、飽和脂肪族化合物等が挙げられる。   Examples of the non-π electron conjugated skeleton-containing molecule capable of deriving the organic group b2 include saturated aliphatic compounds.

飽和脂肪族化合物として、例えば、アルカン等が挙げられる。アルカンの好ましい具体例として、例えば、炭素数1〜30、特に1〜20の直鎖状アルカン等が挙げられる。中でも直鎖状のものが好ましい。   Examples of saturated aliphatic compounds include alkanes. Preferable specific examples of alkanes include, for example, linear alkanes having 1 to 30 carbon atoms, particularly 1 to 20 carbon atoms. Of these, linear ones are preferred.

有機基Bは、上記のような単環系芳香族化合物、縮合系芳香族化合物、単環系複素環化合物、縮合系複素環化合物、および飽和脂肪族化合物からなる群から選択された2個以上、特に2〜30個、好ましくは2〜8個の化合物が単結合によって結合された連結型化合物に由来の基であってもよい。連結型化合物は好ましくは単環系芳香族化合物及び/又は単環系複素環化合物が2個以上、好ましくは2〜10個、特に2〜8個結合した化合物である。   The organic group B is two or more selected from the group consisting of the above monocyclic aromatic compounds, condensed aromatic compounds, monocyclic heterocyclic compounds, condensed heterocyclic compounds, and saturated aliphatic compounds In particular, it may be a group derived from a linking compound in which 2 to 30, preferably 2 to 8 compounds are bonded by a single bond. The linking compound is preferably a compound in which two or more monocyclic aromatic compounds and / or monocyclic heterocyclic compounds are bonded, preferably 2 to 10, and particularly 2 to 8.

単環系芳香族化合物及び/又は単環系複素環化合物が2個以上結合した化合物としては、ベンゼン及び/又はチオフェンが2個以上結合した化合物が挙げられる。ベンゼン及び/又はチオフェンは2〜10個結合して化合物を構成することが好ましい。ベンゼン及び/又はチオフェンは、収率、経済性、量産化を考慮すると、2〜8個結合していることがより好ましい。   Examples of the compound in which two or more monocyclic aromatic compounds and / or monocyclic heterocyclic compounds are bonded include compounds in which two or more benzene and / or thiophene are bonded. It is preferable that 2 to 10 benzene and / or thiophene are bonded to form a compound. It is more preferable that 2 to 8 benzene and / or thiophene are bonded in consideration of yield, economy, and mass production.

連結型化合物を構成する化合物は分岐状に結合していてもよいが、直鎖状に結合していることが好ましい。また、連結型化合物を構成する化合物は、少なくとも一部が同じであってもよいし、または全てが異なっていてもよい。さらに、連結型化合物は異なる化合物が規則的に又はランダムな順序で結合していてもよい。また、連結型化合物を構成する化合物の結合位置は当該化合物分子の点対象位置または略点対象位置であることが好ましく、例えば、チオフェンの場合は2,5−位が、ベンゼンの場合は1,4−位が好ましい。   Although the compound which comprises a connection type compound may be couple | bonded with the branched form, it is preferable that it couple | bonds with the linear form. Further, at least a part of the compounds constituting the linking compound may be the same or all may be different. Furthermore, in the linking compound, different compounds may be bonded in a regular or random order. In addition, the bonding position of the compound constituting the linking compound is preferably a point target position or a substantially point target position of the compound molecule. For example, in the case of thiophene, the 2,5-position is 1; The 4-position is preferred.

単環系芳香族化合物が2個以上結合した化合物の具体例として、下記一般式(i);

Figure 2007145984
As a specific example of a compound in which two or more monocyclic aromatic compounds are bonded, the following general formula (i):
Figure 2007145984

(式中、mは2〜30、好ましくは2〜8の整数である)で表されるフェニレン類が挙げられる。フェニレン類は、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子などの置換基を有していてもよい。本明細書中、m=1の上記一般式(i)の化合物を包含してフェニレン系化合物と称するものとする。 (Wherein m is an integer of 2 to 30, preferably 2 to 8). The phenylenes may have a substituent such as an alkyl group, an aryl group, or a halogen atom. In the present specification, the compound of the general formula (i) where m = 1 is included and referred to as a phenylene compound.

単環系複素環化合物が2個以上結合した化合物の具体例として、下記一般式(ii);

Figure 2007145984
(式中、nは2〜30、好ましくは2〜8の整数である)で表されるチオフェン類が挙げられる。チオフェン類は、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子などの置換基を有していてもよい。本明細書中、n=1の上記一般式(ii)の化合物を包含してチオフェン系化合物と称するものとする。 As a specific example of a compound in which two or more monocyclic heterocyclic compounds are bonded, the following general formula (ii);
Figure 2007145984
(Wherein n is an integer of 2 to 30, preferably 2 to 8). Thiophenes may have a substituent such as an alkyl group, an aryl group, or a halogen atom. In the present specification, the compound of the general formula (ii) where n = 1 is included and referred to as a thiophene compound.

より具体的には、単環系芳香族化合物及び/又は単環系複素環化合物が2個以上結合した化合物の具体例として、ビフェニル(式iでm=2の化合物)、ビチオフェニル(式iiでn=2の化合物)、ターフェニル(式iiiの化合物)、ターチエニル(式ivの化合物)、クォーターフェニル(式iでm=4の化合物)、クォーターチオフェン(式iiでn=4の化合物)、クィンケフェニル(式iでm=5の化合物)、クィンケチオフェン(式iiでn=5の化合物)、ヘキシフェニル(式iでm=6の化合物)、ヘキシチオフェン(式iiでn=6の化合物)、チエニル−オリゴフェニレン(式vの化合物参照)、フェニル−オリゴオリゴチエニレン(式viの化合物参照)、ブロックコオリゴマー(式vii又はviiiの化合物参照)に由来の基が挙げられる。   More specifically, as specific examples of a compound in which two or more monocyclic aromatic compounds and / or monocyclic heterocyclic compounds are bonded, biphenyl (compound of formula i and m = 2), bithiophenyl (compound of formula ii) n = 2 compound), terphenyl (compound of formula iii), tertienyl (compound of formula iv), quaterphenyl (compound of formula i, m = 4), quaterthiophene (compound of formula ii, n = 4), Quinkephenyl (compound of formula i, m = 5), Quinkethiophene (compound of formula ii, n = 5), Hexiphenyl (compound of formula i, m = 6), Hexithiophene (formula ii, n = 6 Compound), thienyl-oligophenylene (see compound of formula v), phenyl-oligo-oligothienylene (see compound of formula vi), block co-oligomer (compound of formula vii or viii) ) Include groups derived from a.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

(式(v)および(vi)中、nは1〜8の整数である;式(vii)中、a+bは2〜10の整数である;式(viii)中、mは1〜8の整数である。) (In the formulas (v) and (vi), n is an integer of 1 to 8; in the formula (vii), a + b is an integer of 2 to 10; in the formula (viii), m is an integer of 1 to 8 .)

有機基Bは、有機薄膜の分子結晶性の観点からは、上記π電子共役性骨格含有分子および非π電子共役性骨格含有分子の中でも、単環系芳香族化合物(特にベンゼン)、単環系複素環化合物(特にチオフェン)、縮合系芳香族化合物(特にナフタレン、アセン、ピレン、ペリレン)、飽和脂肪族化合物(特に、アルカン)またはそれらの化合物が2個以上、特に2〜8個結合した化合物に由来の基であることが好ましい。   From the viewpoint of the molecular crystallinity of the organic thin film, the organic group B is a monocyclic aromatic compound (particularly benzene), monocyclic, among the π-electron conjugated skeleton-containing molecules and non-π-electron conjugated skeleton-containing molecules. Heterocyclic compounds (especially thiophene), condensed aromatic compounds (especially naphthalene, acene, pyrene, perylene), saturated aliphatic compounds (especially alkanes), or compounds in which two or more of these compounds are bonded, particularly 2-8 It is preferably a group derived from

有機基Bは、有機薄膜の導電性の観点からは、単環系芳香族化合物、縮合系芳香族化合物、単環系複素環化合物、縮合系複素環化合物、またはそれらの化合物が2個以上、特に2〜8個結合した化合物に由来する基であることが好ましい。   From the viewpoint of the conductivity of the organic thin film, the organic group B is a monocyclic aromatic compound, a condensed aromatic compound, a monocyclic heterocyclic compound, a condensed heterocyclic compound, or two or more of these compounds, In particular, a group derived from a compound having 2 to 8 bonds is preferred.

有機薄膜の導電性の観点から、より好ましい有機基Bは、単環系芳香族化合物(特にベンゼン)、単環系複素環化合物(特にチオフェン)、縮合系芳香族化合物(特にナフタレン、アセン、ピレン、ペリレン)、またはそれらの化合物が2個以上、特に2〜8個結合した化合物に由来する基である。   From the viewpoint of the conductivity of the organic thin film, more preferable organic groups B are monocyclic aromatic compounds (particularly benzene), monocyclic heterocyclic compounds (particularly thiophene), condensed aromatic compounds (particularly naphthalene, acene, pyrene). , Perylene), or a group derived from a compound in which two or more, particularly 2 to 8, of these compounds are bonded.

有機薄膜の導電性の観点から、最も好ましい有機基Bは、単環系芳香族化合物(特にベンゼン)、単環系複素環化合物(特にチオフェン)またはそれらの化合物が2個以上、特に2〜8個結合した化合物、または縮合系芳香族化合物(特にアセン、ピレン、ペリレン)に由来する基である。特に好ましい有機基Bは、チオフェン系化合物誘導体、フェニレン系化合物誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体に由来する基である。   From the viewpoint of the conductivity of the organic thin film, the most preferred organic group B is a monocyclic aromatic compound (especially benzene), a monocyclic heterocyclic compound (especially thiophene), or two or more thereof, particularly 2-8. It is a group derived from a single-bonded compound or a condensed aromatic compound (especially acene, pyrene, perylene). Particularly preferred organic groups B are groups derived from thiophene compound derivatives, phenylene compound derivatives, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, and perylene derivatives.

有機化合物(I)分子、特に当該分子を構成する有機基Bが高度に配列制御された有機薄膜を得るための分子結晶性の観点から最も好ましい有機基Bについて詳しく説明する。
そのような有機基Bは、結晶状態における隣接分子間距離が0.5nm程度以下である化合物分子(以下、単に化合物βという)に由来する基である。すなわち、例えば、自己組織化膜を形成する典型的な有機シラン化合物であるオクタデシルトリクロロシラン(OTCS)におけるトリクロロシリル基を基板表面の水酸基と反応させて得られる有機薄膜において、基板界面のシロキサンネットワークSi−O−SiのSi原子に直接結合する炭素原子の、隣接する炭素原子間距離はアキシャル配位では0.425〜0.435nm、エクアトリアル配位では0.49〜0.50nmである(An Introduction to ULTRATHIN ORGANIC FILMS From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly、p256、Abraham Ulman)。そのため、結晶状態における隣接分子間距離が前記範囲内である化合物βに由来の有機基Bであれば、シロキサンネットワークを乱すことなく、有機基Bの分子間相互作用とあわせて、有機基Bが高度に配列制御され、非常に安定に配列した分子膜を形成できる。
The most preferable organic group B will be described in detail from the viewpoint of molecular crystallinity for obtaining an organic thin film in which the organic compound (I) molecule, particularly, the organic group B constituting the molecule is highly aligned.
Such an organic group B is a group derived from a compound molecule (hereinafter simply referred to as compound β) having a distance between adjacent molecules in the crystalline state of about 0.5 nm or less. That is, for example, in an organic thin film obtained by reacting a trichlorosilyl group with a hydroxyl group on the substrate surface in octadecyltrichlorosilane (OTCS), which is a typical organic silane compound that forms a self-assembled film, a siloxane network Si at the substrate interface The distance between adjacent carbon atoms of the carbon atom directly bonded to the Si atom of —O—Si is 0.425 to 0.435 nm in the axial coordination, and 0.49 to 0.50 nm in the equatorial coordination (An Introduction to ULTRATHIN ORGANIC FILMS From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly, p256, Abraham Ulman). Therefore, if the organic group B is derived from the compound β whose distance between adjacent molecules in the crystalline state is within the above range, the organic group B is combined with the intermolecular interaction of the organic group B without disturbing the siloxane network. It is possible to form a molecular film that is highly aligned and very stable.

化合物βとして、例えば、前記した化合物のうち、直鎖状単環系芳香族化合物、直鎖状縮合系芳香族化合物、直鎖状単環系複素環化合物、直鎖状縮合系複素環化合物、直鎖状飽和脂肪族化合物、またはそれらの化合物が2〜30個、好ましくは2〜8個結合した連結型化合物が挙げられる。有機基Bはそのような化合物βに由来の基であることが分子結晶性の観点から好ましい。   As the compound β, for example, among the above-mentioned compounds, a linear monocyclic aromatic compound, a linear condensed aromatic compound, a linear monocyclic heterocyclic compound, a linear condensed heterocyclic compound, Examples thereof include linear saturated aliphatic compounds, or linked compounds in which 2 to 30, preferably 2 to 8 of these compounds are bonded. The organic group B is preferably a group derived from such a compound β from the viewpoint of molecular crystallinity.

特に好ましい有機基Bは、前記した化合物のうち、直鎖状単環系芳香族化合物、直鎖状単環系複素環化合物、直鎖状飽和脂肪族化合物、またはそれらの化合物が2〜30個、好ましくは2〜8個結合した連結型化合物、または直鎖状縮合系芳香族化合物に由来する基である。   Particularly preferred organic group B is a linear monocyclic aromatic compound, a linear monocyclic heterocyclic compound, a linear saturated aliphatic compound, or 2 to 30 of these compounds among the aforementioned compounds. , Preferably a group derived from a linked compound in which 2 to 8 are bonded, or a linear condensed aromatic compound.

直鎖状単環系芳香族化合物の具体例として、例えば、p−ビフェニル(2P)、p−ターフェニル(3P)、p−クォーターフェニル(4P)、p−クィンケフェニル(5P)、p−セキシフェニル(6P)等が挙げられる。
直鎖状縮合系芳香族化合物の具体例として、例えば、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ペリレン等が挙げられる。
直鎖状単環系複素環化合物の具体例として、例えば、α−ビチオフェン(2T)、α−ターチオフェン(3T)、α−クォーターチオフェン(4T)、α−クィンケチオフェン(5T)、α−セキシチオフェン(6T)、α−オクチチオフェン(8T)等が挙げられる。
Specific examples of linear monocyclic aromatic compounds include, for example, p-biphenyl (2P), p-terphenyl (3P), p-quarterphenyl (4P), p-quinkephenyl (5P), p- Examples include sexiphenyl (6P).
Specific examples of the linear condensed aromatic compound include naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, and perylene.
Specific examples of the linear monocyclic heterocyclic compound include, for example, α-bithiophene (2T), α-terthiophene (3T), α-quarterthiophene (4T), α-quinkethiophene (5T), α- Examples include sexithiophene (6T) and α-octithiophene (8T).

直鎖状縮合系複素環化合物の具体例として、例えば、カルバゾール、チオクロメン、チオキサンテン等が挙げられる。
直鎖状飽和脂肪族化合物の具体例として、例えば、H−(CH−H(nは1〜30の整数)等が挙げられる。
またそれらの連結型化合物の具体例として、例えば、2−メチル−α−クォーターチオフェン、2−オクチル−α−クォーターチオフェン等が挙げられる。
Specific examples of the linear condensed heterocyclic compound include carbazole, thiochromene, thioxanthene and the like.
Specific examples of the linear saturated aliphatic compound include H— (CH 2 ) n —H (n is an integer of 1 to 30).
Specific examples of those linking compounds include 2-methyl-α-quarterthiophene, 2-octyl-α-quarterthiophene, and the like.

結晶状態における隣接分子間距離が前記範囲内である化合物βの一例の結晶特性値を以下に示す。   The crystal characteristic value of an example of the compound β in which the distance between adjacent molecules in the crystalline state is within the above range is shown below.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

表中、a、b、cはそれぞれ結晶格子定数、Zは単位格子中に含まれる分子の個数を示す。
また表中のデータは以下の文献に基づくものである。
J.Am.Chem.Soc.,125, 6323(2003)
J.Mater.Chem.,10, 571(2000)
Proc.Indian Acad.Sci.,115, Nos5 & 6, 637(2003)
J.Phys.Chem.B., 108, 8614(2004)
Cryst.Res.Technol.,36(1), 47(2001)
J.Phys.Condens.Matter.,15, 3375(2003)
In the table, a, b and c are crystal lattice constants, respectively, and Z is the number of molecules contained in the unit lattice.
The data in the table is based on the following documents.
J.Am.Chem.Soc., 125, 6323 (2003)
J.Mater.Chem., 10, 571 (2000)
Proc. Indian Acad. Sci., 115, Nos5 & 6, 637 (2003)
J. Phys. Chem. B., 108, 8614 (2004)
Cryst.Res.Technol., 36 (1), 47 (2001)
J.Phys.Condens.Matter., 15, 3375 (2003)

なお、表中の値の中には前記した隣接分子間距離範囲を越えているものもあるが、これはあくまで結晶格子定数であって、単位格子にはZとして記載の数の分子が含まれているので、当該化合物分子の隣接分子間距離は前記範囲内のものである。   Some of the values in the table exceed the distance range between adjacent molecules described above, but this is only a crystal lattice constant, and the unit cell includes the number of molecules described as Z. Therefore, the distance between adjacent molecules of the compound molecule is within the above range.

有機基Bは、任意の位置に官能基を有していてもよい。具体的な官能基としては、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、又は、カルボキシル基、エステル基等が挙げられる。これらの官能基のなかでも、立体障害により有機薄膜の結晶化を阻害しない官能基が好ましく、したがって、上記官能基の中でも炭素数1のアルキル基が特に好ましい。   The organic group B may have a functional group at an arbitrary position. Specific examples of the functional group include a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted amino group, a nitro group, a cyano group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, Substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, substituted or unsubstituted aralkyl group, substituted or unsubstituted aryloxy group, substituted or unsubstituted Examples thereof include a substituted alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, and an ester group. Among these functional groups, a functional group that does not inhibit crystallization of the organic thin film due to steric hindrance is preferable, and therefore, among these functional groups, an alkyl group having 1 carbon atom is particularly preferable.

有機基Bの高度な配列制御を達成する観点から、有機基Bは置換基を有しないことが好ましく、隣接分子間距離が前記範囲を越えない程度に置換基を有してもよい。そのような置換基として、例えば、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、アミノ基、スルホ基等があげられる。   From the viewpoint of achieving a high degree of sequence control of the organic group B, the organic group B preferably has no substituent, and may have a substituent so that the distance between adjacent molecules does not exceed the above range. Examples of such a substituent include a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, an ethoxy group, an amino group, and a sulfo group.

有機基Bは上記のような基であって、その両端において後述のようにシロキサンネットワークが形成されるが、有機基B自体同士は隣接分子間において結合を生じない。よって、本発明において有機基Bの配列はその両端におけるシロキサンネットワークのみに依存するので、ひずみなく制御され、安定性が顕著に高い。一方、有機基Bが例えば、アセチレン基等を有し、隣接分子間においてポリアセチレン結合等を生じた場合、シロキサンネットワークに加えてポリアセチレン結合のネットワークが形成されるため、隣接分子間距離にひずみが生じることとなり、安定な膜を形成できない。   The organic group B is a group as described above, and a siloxane network is formed at both ends as described later, but the organic group B itself does not form a bond between adjacent molecules. Therefore, in the present invention, since the arrangement of the organic group B depends only on the siloxane network at both ends thereof, it is controlled without distortion and the stability is remarkably high. On the other hand, when the organic group B has, for example, an acetylene group and a polyacetylene bond or the like is generated between adjacent molecules, a network of polyacetylene bonds is formed in addition to the siloxane network. As a result, a stable film cannot be formed.

本発明の化合物の好ましい具体例を以下に示す。

Figure 2007145984
Preferred specific examples of the compound of the present invention are shown below.
Figure 2007145984

Figure 2007145984
Figure 2007145984

Figure 2007145984
Figure 2007145984

Figure 2007145984
Figure 2007145984

(合成方法)
前記一般式(I)で表される有機化合物(以下、有機化合物(I)ということがある)は上記のπ電子共役性骨格含有分子または非π電子共役性骨格含有分子(以下、これらの分子をまとめて「有機基B含有分子」ということがある)にシリル基を導入することによって合成可能である。シリル基の導入部位は得られる単一単分子膜または単分子累積膜が、分子が規則的に配列される分子結晶性を確保できる限り特に制限されないが、通常は分子の両末端である。特に、有機基B含有分子が直線形状を有する場合は当該分子の両末端にシリル基を導入する。また、有機基B含有分子が点対称性を有する場合は、一般構造式においてシリル基の導入部位の中間点が当該分子の中心点となるように、シリル基を導入することが好ましい。
(Synthesis method)
The organic compound represented by the general formula (I) (hereinafter sometimes referred to as the organic compound (I)) is a π-electron conjugated skeleton-containing molecule or a non-π conjugated skeleton-containing molecule (hereinafter, these molecules). Can be synthesized by introducing a silyl group into the “organic group B-containing molecule”. The introduction site of the silyl group is not particularly limited as long as the obtained single monomolecular film or monomolecular cumulative film can ensure molecular crystallinity in which molecules are regularly arranged, but is usually at both ends of the molecule. In particular, when the organic group B-containing molecule has a linear shape, silyl groups are introduced at both ends of the molecule. When the organic group B-containing molecule has point symmetry, it is preferable to introduce the silyl group so that the intermediate point of the silyl group introduction site in the general structural formula is the center point of the molecule.

有機基B含有分子のシリル化は、種々の公知の手法によって達成可能である。たとえば、(1)対応する臭素や、塩素、またはヨウ素などのハロゲン原子を有する化合物から得られるグリニヤール試薬やリチウム試薬とハロゲンやアルコキシを有する有機ケイ素化合物との反応、(2)対応する炭素−炭素多重結合を有する化合物と少なくとも一つの水素をケイ素原子上に有する有機ケイ素化合物とを塩化白金酸等の触媒存在下で加熱攪拌することによるハイドロサイレーション反応、(3)パラジウム触媒を用い、対応するビニルホウ素化合物と有機ハロゲン化ケイ素化合物をクロスカップリングさせて、置換オレフィンを合成する反応を利用できる。   Silylation of the organic group B-containing molecule can be achieved by various known techniques. For example, (1) reaction of Grignard reagent or lithium reagent obtained from a compound having a halogen atom such as corresponding bromine, chlorine, or iodine with an organosilicon compound having halogen or alkoxy, (2) corresponding carbon-carbon Hydrosilation reaction by heating and stirring a compound having multiple bonds and an organosilicon compound having at least one hydrogen on a silicon atom in the presence of a catalyst such as chloroplatinic acid, and (3) using a palladium catalyst. A reaction in which a vinylboron compound and an organic silicon halide compound are cross-coupled to synthesize a substituted olefin can be used.

より具体的には以下の方法を利用できる。
まず、第1の方法として、
(式) H−B−MgX (2)
(式中、Bは前記式(I)のBと同様であり、Xはハロゲン原子である)で示される化合物と、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (3)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aは前記式(I)においてと同じ)で示される化合物(例えば、テトラクロロシラン、テトラエトキシシラン)とを反応させて、
(式) H−B−Si(A)(A)(A) (4)
を合成し、
式(4)中、Bにハロゲン原子を結合させ、エトキシエタン又はテトラヒドロフラン(THF)の存在下で、マグネシウムやリチウム金属と反応させて
(式)MgX−B−Si(A)(A)(A)又はLiX−B−Si(A)(A)(A)(5)
で示される化合物を合成した後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (6)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aは前記式(I)においてと同じ)で示される化合物(例えば、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン)と反応させて、有機化合物(I)を得る方法が挙げられる。
More specifically, the following method can be used.
First, as the first method,
(Formula) H-B-MgX (2)
Wherein B is the same as B in the formula (I), and X is a halogen atom;
(Formula) Y 1 -Si (A 1) (A 2) (A 3) (3)
(Wherein Y 1 is a halogen atom, and A 1 to A 3 are the same as those in formula (I)), and a compound (for example, tetrachlorosilane, tetraethoxysilane) is reacted;
(Formula) H-B-Si (A 1) (A 2) (A 3) (4)
Synthesize
In formula (4), a halogen atom is bonded to B, and reacted with magnesium or lithium metal in the presence of ethoxyethane or tetrahydrofuran (THF) (formula) MgX-B-Si (A 1 ) (A 2 ) (A 3) or LiX-B-Si (A 1 ) (A 2) (A 3) (5)
After synthesizing the compound represented by
(Formula) Y 2 -Si (A 4) (A 5) (A 6) (6)
(Wherein Y 2 is a halogen atom, and A 4 to A 6 are the same as those in the above formula (I)), and reacted with a compound (for example, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetramethoxysilane). And a method of obtaining the organic compound (I).

第2の方法として、
(式) X−B−X (8)
(式中、Bは前記式(I)のBと同じであり、X及びXは、それぞれ異なって、ハロゲン原子である。)で示される化合物を、マグネシウム又はリチウムからなる金属触媒を用いてグリニヤール反応剤とした後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (3)
(式中、Yはハロゲン原子、A〜Aは前記式(I)においてと同じ)で示される化合物と反応させ、下記式で表されるグリニヤール反応剤
(式) Si(A)(A)(A)−B−MgX (9)
を得、その後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (6)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aは前記式(I)においてと同じ)で示される化合物と(式9)で示される化合物とを反応させて、有機化合物(I)を得る方法が挙げられる。上記第1及び2の方法中、ハロゲン原子とは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
As a second method,
(Formula) X 1 -B-X 2 ( 8)
(Wherein B is the same as B in the formula (I), X 1 and X 2 are different from each other and are a halogen atom), and a metal catalyst comprising magnesium or lithium is used. After making the Grignard reactant,
(Formula) Y 1 -Si (A 1) (A 2) (A 3) (3)
(Wherein Y 1 is a halogen atom, and A 1 to A 3 are the same as those in formula (I)), and a Grignard reactant represented by the following formula (formula) Si (A 1 ) (A 2) (A 3) -B-MgX 2 (9)
And then
(Formula) Y 2 -Si (A 4) (A 5) (A 6) (6)
(Wherein Y 2 is a halogen atom, and A 4 to A 6 are the same as those in the formula (I)) and a compound represented by the formula (9) are reacted to form an organic compound (I ). In the first and second methods, examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

上記合成時の反応温度は、例えば、−100〜150℃が好ましく、より好ましくは−20〜100℃である。反応時間は、工程毎に、例えば、0.1〜48時間程度である。反応は、通常、反応に影響のない有機溶媒中で行われる。反応に悪影響のない有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン等脂肪族又は芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の塩素系炭化水素等が挙げられ、これらは単独で又は混合液として用いることができる。なかでも、ジエチルエーテルとTHFが好適である。反応は、任意に触媒を用いてもよい。触媒としては、白金触媒、パラジウム触媒、ニッケル触媒等、触媒として公知のものを用いることができる。   The reaction temperature during the synthesis is preferably, for example, −100 to 150 ° C., more preferably −20 to 100 ° C. The reaction time is, for example, about 0.1 to 48 hours for each step. The reaction is usually carried out in an organic solvent that does not affect the reaction. Examples of organic solvents that do not adversely affect the reaction include, for example, aliphatic or aromatic hydrocarbons such as hexane, pentane, benzene, and toluene, ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dioxane, and tetrahydrofuran (THF), methylene chloride, Chlorinated hydrocarbons such as chloroform and carbon tetrachloride can be used, and these can be used alone or as a mixed solution. Of these, diethyl ether and THF are preferable. The reaction may optionally use a catalyst. As the catalyst, a known catalyst such as a platinum catalyst, a palladium catalyst, or a nickel catalyst can be used.

上記第1及び2の方法において、YはA〜Aより脱離反応性が高く、YはA〜Aより脱離反応性が高いことが好ましい。特に、Y及びYはヨウ素原子であることが好ましい。 In the first and second methods, Y 1 preferably has higher elimination reactivity than A 1 to A 3 , and Y 2 preferably has higher elimination reactivity than A 4 to A 6 . In particular, Y 1 and Y 2 are preferably iodine atoms.

また以下の方法によっても、シリル基の導入は可能である。
例えば、まず、上記π電子共役性骨格または非π電子共役性骨格を含有するグリニヤール試薬を調製する。得られたグリニヤール試薬を、脱離反応性が比較的低い基(A〜A)を有するシリル基を含有するシラン化合物、例えば、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシランと、有機溶媒中、−200〜−60℃で10〜30時間反応させることにより、有機基B含有分子の一端に当該シリル基を導入する。次いで、得られた化合物を、脱離反応性が比較的高い基(A〜A)を有するシリル基を含有するシラン化合物、例えば、テトラクロロシラン、テトラエトキシシランと、有機溶媒中、−200〜−60℃で10〜30時間反応させることにより、有機基B含有分子の他端に当該シリル基を導入する。いずれのシリル基を導入する場合であっても、有機溶媒はシリル化反応を阻害しないものであれば特に制限されず、例えば、ヘキサン、ペンタンなどの脂肪族炭化水素類、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)などのエーテル類、ベンゼン、トルエン、ニトロベンゼンなどの芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などの塩素系炭化水素類などが挙げられる。これらは単独で又は混合液として用いることが出来る。
The silyl group can also be introduced by the following method.
For example, first, a Grignard reagent containing the above-mentioned π-electron conjugated skeleton or non-π-electron conjugated skeleton is prepared. A silane compound containing a silyl group having a group (A 4 to A 6 ) having relatively low elimination reactivity (eg, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetramethoxysilane, and organic solvent) The silyl group is introduced into one end of the organic group B-containing molecule by reacting at −200 to −60 ° C. for 10 to 30 hours. Subsequently, the obtained compound is converted into a silane compound containing a silyl group having relatively high elimination reactivity (A 1 to A 3 ), for example, tetrachlorosilane, tetraethoxysilane, and -200 in an organic solvent. The silyl group is introduced into the other end of the organic group B-containing molecule by reacting at ~ -60 ° C for 10 to 30 hours. Even if any silyl group is introduced, the organic solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the silylation reaction. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane and pentane, diethyl ether, dipropyl ether, and the like. , Ethers such as dioxane and tetrahydrofuran (THF), aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and nitrobenzene, and chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride. These can be used alone or as a mixed solution.

グリニヤール試薬を調製することなく、有機基B含有分子にシリル基を導入してもよい。例えば、有機基B含有分子を、脱離反応性が比較的低い基(A〜A)を有するシリル基を含有するシラン化合物、例えば、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシランと、有機溶媒中、−200〜−60℃で10〜30時間反応させることにより、有機基B含有分子の一端に当該シリル基を導入する。次いで、得られた化合物を、脱離反応性が比較的高い基(A〜A)を有するシリル基を含有するシラン化合物、例えば、テトラクロロシラン、テトラエトキシシランと、有機溶媒中、−200〜−60℃で10〜30時間反応させることにより、有機基B含有分子の他端に当該シリル基を導入する。有機溶媒は前記と同様のものが使用される。 A silyl group may be introduced into the organic group B-containing molecule without preparing a Grignard reagent. For example, an organic group B-containing molecule is converted into a silane compound containing a silyl group having a group with relatively low elimination reactivity (A 4 to A 6 ), for example, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetramethoxysilane, The silyl group is introduced into one end of the organic group B-containing molecule by reacting in an organic solvent at −200 to −60 ° C. for 10 to 30 hours. Subsequently, the obtained compound is converted into a silane compound containing a silyl group having relatively high elimination reactivity (A 1 to A 3 ), for example, tetrachlorosilane, tetraethoxysilane, and -200 in an organic solvent. The silyl group is introduced into the other end of the organic group B-containing molecule by reacting at ~ -60 ° C for 10 to 30 hours. The same organic solvent as described above is used.

このような方法で合成される本発明の有機化合物は、公知の手段、例えば転溶、濃縮、溶媒抽出、分留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィーなどにより反応溶液から単離、精製することができる。   The organic compound of the present invention synthesized by such a method can be isolated and purified from the reaction solution by known means such as phase transfer, concentration, solvent extraction, fractional distillation, crystallization, recrystallization, chromatography and the like. Can do.

次に、有機基Bの前駆体として好適な、単環系芳香族化合物及び/又は単環系複素環化合物が2個以上結合した化合物又はアセン骨格を含む化合物の合成方法の一例を記載する。   Next, an example of a method for synthesizing a compound containing two or more monocyclic aromatic compounds and / or monocyclic heterocyclic compounds or an acene skeleton suitable as a precursor of the organic group B will be described.

(1)単環系芳香族化合物及び/又は単環系複素環化合物が2個以上結合した化合物
ベンゼン又はチオフェンのみからなる化合物の合成方法の一例を以下の(A)〜(C)に示す。なお、下記チオフェンのみからなる化合物の合成例では、チオフェンの3量体から6あるいは7量体への反応のみを示した。しかし、ユニット数の異なるチオフェンと反応させれば、前記6あるいは7量体以外の化合物を形成できる。例えば、2−クロロチオフェンをカップリングした後にNCSによりクロロ化させた2−クロロビチオフェンに下記と同様の反応をさせることによって、チオフェン4あるいは5量体を形成できる。更に、チオフェン4量体をNCSによりクロロ化させれば更にチオフェン8あるいは9量体も形成することができる。
(1) Compound in which two or more monocyclic aromatic compounds and / or monocyclic heterocyclic compounds are bonded An example of a method for synthesizing a compound consisting only of benzene or thiophene is shown in the following (A) to (C). In addition, in the synthesis example of the compound which consists only of the following thiophene, only the reaction from the trimer of thiophene to 6 or 7-mer was shown. However, by reacting with thiophene having a different number of units, compounds other than the 6 or 7-mer can be formed. For example, thiophene tetramer or pentamer can be formed by coupling 2-chlorothiophene and then reacting 2-chlorobithiophene chlorinated with NCS in the same manner as described below. Furthermore, if thiophene tetramer is chlorinated with NCS, thiophene 8 or 9-mer can also be formed.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

所定数のチオフェンとベンゼン由来のユニットがそれぞれ結合した単位を直接結合することにより、ブロック型の化合物を得る方法としては、例えば、グリニヤール反応を使用する方法がある。この場合の合成例としては、以下の方法が適用できる。   As a method for obtaining a block-type compound by directly bonding a unit in which a predetermined number of units derived from thiophene and benzene are bonded, there is a method using a Grignard reaction, for example. As a synthesis example in this case, the following method can be applied.

まず、単純ベンゼン又は単純チオフェン化合物の所定位置をハロゲン化(例えば、ブロモ化)した後に、n−BuLi、B(O−iPr)を付与することによって脱ブロモ化及びホウ素化できる。このときの溶媒は、エーテルが好ましい。また、ホウ素化させる場合の反応は、2段階であり、初期は反応を安定化させるために、1段階目は−78℃で行い、2段階目は−78℃から室温に徐々に温度を上昇させることが好ましい。一方で、両端にハロゲン基(例えば、ブロモ基)を有するベンゼンあるいはチオフェンを用いてグリニヤール反応からブロック型化合物の中間体を作製しておく。 First, after a predetermined position of simple benzene or simple thiophene compound is halogenated (for example, brominated), it can be debrominated and boronated by adding n-BuLi, B (O-iPr) 3 . The solvent at this time is preferably ether. In addition, the reaction in the case of boronation is a two-stage process. In order to stabilize the reaction, the first stage is performed at −78 ° C., and the second stage is gradually increased from −78 ° C. to room temperature. It is preferable to make it. On the other hand, an intermediate of a block type compound is prepared from a Grignard reaction using benzene or thiophene having halogen groups (for example, bromo group) at both ends.

この状態で、未反応のブロモ基と上記のホウ素化された化合物を、例えばトルエン溶媒中に展開させ、Pd(PPh、NaCOの存在下、85℃の反応温度にて、反応を完全に進行させれば、カップリングを起こさせることが可能である。結果的に、ブロック型の化合物を合成することができる。
このような反応を用いた化合物(D)及び(E)の合成ルートの一例を以下に示す。
In this state, the unreacted bromo group and the above boronated compound are developed in, for example, a toluene solvent, and in the presence of Pd (PPh 3 ) 4 and Na 2 CO 3 , at a reaction temperature of 85 ° C. If the reaction is allowed to proceed completely, coupling can occur. As a result, a block-type compound can be synthesized.
An example of a synthetic route for the compounds (D) and (E) using such a reaction is shown below.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

ベンゼンあるいはチオフェンに由来するユニットとビニル基(不飽和脂肪族化合物)が交互に結合される化合物の合成方法としては、例えば以下の方法が適用できる。すなわち、ベンゼンあるいはチオフェンの反応部位にメチル基を有する原料を準備した後に、その両端を2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)及びN−ブロモスクシンイミド(N−bromosuccinimide:NBS)を用いてブロモ化させる。この後、ブロモ体にPO(OEt)を反応させ、中間体を形成させる。つづいて、末端にアルデヒド基を有する化合物と、中間体とを、例えばDMF溶媒中でNaHを用いて反応させることによって、上記の化合物は形成できる。なお、得られた化合物は、末端にメチル基を有するため、例えばこのメチル基を更にブロモ化させ、上記合成ルートを再度適用すれば、更にユニット数の多い化合物を形成できる。
このような反応を用いて長さの異なる化合物(F)〜(H)の合成ルートの一例を以下に示す。
As a synthesis method of a compound in which a unit derived from benzene or thiophene and a vinyl group (unsaturated aliphatic compound) are alternately bonded, for example, the following method can be applied. That is, after preparing a raw material having a methyl group at the reaction site of benzene or thiophene, both ends thereof are used with 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN) and N-bromosuccinimide (NBS). Brominated. Thereafter, PO (OEt) 3 is reacted with the bromo compound to form an intermediate. Subsequently, the above compound can be formed by reacting a compound having an aldehyde group at the terminal with an intermediate, for example, using NaH in a DMF solvent. In addition, since the obtained compound has a methyl group at the terminal, for example, if this methyl group is further brominated and the above synthetic route is applied again, a compound having a larger number of units can be formed.
An example of a synthesis route for compounds (F) to (H) having different lengths using such a reaction is shown below.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

いずれの化合物についても、所定の位置に側鎖(例えばアルキル基)を有する原料を用いることもできる。すなわち、例えば、原料として2−オクタデシルターチオフェンを用いれば、上記の合成ルートにより化合物(A)として2−オクタデシルセクシチオフェンを得ることができる。同様に、所定の位置にあらかじめ側鎖を有する原料を用いれば、上記(A)〜(H)のいずれの化合物でかつ、側鎖を有する化合物を得ることができる。   For any compound, a raw material having a side chain (for example, an alkyl group) at a predetermined position can also be used. That is, for example, if 2-octadecyl terthiophene is used as a raw material, 2-octadecyl sexual thiophene can be obtained as compound (A) by the above synthesis route. Similarly, if a raw material having a side chain in advance at a predetermined position is used, a compound having any of the compounds (A) to (H) and having a side chain can be obtained.

また、上記合成例で使用した原料は、汎用の試薬であり、試薬メーカーより入手、利用できる。以下に原料のCASナンバー、及び、試薬メーカーとして例えばキシダ化学より入手した場合の試薬の純度を示しておく。   The raw materials used in the above synthesis examples are general-purpose reagents that can be obtained and used from reagent manufacturers. The CAS number of the raw material and the purity of the reagent when obtained from Kishida Chemical as a reagent manufacturer are shown below.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

(2)アセン骨格を含む化合物
アセン骨格を含む化合物の合成方法としては、例えば(1)原料化合物の所定位置の2つの炭素原子に結合する水素原子をエチニル基で置換した後に、エチニル基同士を閉環反応させ工程を繰り返す方法、(2)原料化合物の所定位置の炭素原子に結合する水素原子をトリフラート基で置換し、フラン又はその誘導体と反応させ、続いて酸化させる工程を繰り返す方法等が挙げられる。これらの方法を用いたアセン骨格の合成法の一例を以下に示す。
方法(1)
(2) Compound containing acene skeleton As a method for synthesizing a compound containing an acene skeleton, for example, (1) after substituting a hydrogen atom bonded to two carbon atoms at a predetermined position of a raw material compound with an ethynyl group, Examples include a method of repeating a ring-closing reaction and (2) a method in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at a predetermined position of a raw material compound is substituted with a triflate group, reacted with furan or a derivative thereof, and subsequently oxidized. It is done. An example of a method for synthesizing an acene skeleton using these methods is shown below.
Method (1)

Figure 2007145984
Figure 2007145984

方法(2)

Figure 2007145984
Method (2)
Figure 2007145984

また、上記方法(2)では、アセン骨格のベンゼン環を一つずつ増やす方法であるため、例えば原料化合物の所定部分に反応性の小さな官能基あるいは保護基が含まれていても同様にアセン骨格を含む化合物を合成できる。この場合の例を以下に示す。   Further, in the above method (2), since the benzene rings of the acene skeleton are increased one by one, for example, even if a predetermined part of the raw material compound contains a low-reactivity functional group or protective group, the acene skeleton is similarly applied. Can be synthesized. An example of this case is shown below.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

なお、Ra、Rbは、炭化水素基やエーテル基等の反応性の小さな官能基あるいは保護基であることが好ましい。   Ra and Rb are preferably a functional group having a low reactivity such as a hydrocarbon group or an ether group, or a protective group.

また、上記方法(2)の反応式中、2つのアセトニトリル基及びトリメチルシリル基を有する出発化合物を、これら基が全てトリメチルシリル基である化合物に変更してもよい。また、上記反応式中、フラン誘導体を使用した反応後、反応物をヨウ化リチウム及びDBU(1,8−diazabicyclo[5.4.0]undec−7−ene)下で、還流させることで、出発化合物よりベンゼン環数が1つ多く、かつヒドロキシル基が2つ置換した化合物を得ることができる。   Further, in the reaction formula of the above method (2), the starting compound having two acetonitrile groups and a trimethylsilyl group may be changed to a compound in which these groups are all trimethylsilyl groups. Further, in the above reaction formula, after the reaction using the furan derivative, the reaction product is refluxed under lithium iodide and DBU (1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene). A compound having one more benzene ring than the starting compound and two hydroxyl groups substituted can be obtained.

また、上記合成例で使用した原料は、汎用の試薬であり、試薬メーカーより入手、利用できる。例えばテトラセンは東京化成より純度97%以上で入手できる。   The raw materials used in the above synthesis examples are general-purpose reagents that can be obtained and used from reagent manufacturers. For example, tetracene is available from Tokyo Kasei with a purity of 97% or more.

(有機薄膜およびその形成方法)
本発明の有機薄膜は前記有機化合物(I)を用いて形成されてなるもので、膜表面にシロキサンネットワークを有することを特徴とするシロキサン系分子膜(以下、単に有機薄膜ということがある)である。詳しくは、有機化合物(I)から形成された単分子膜は、図2に示すように、基板側に2次元シロキサンネットワーク2aを有するだけでなく、膜表面側にも2次元シロキサンネットワーク2bを有する。2次元シロキサンネットワーク2aおよび2次元シロキサンネットワーク2bは基板1に対していずれも全体として略平行方向で形成されている。そのため、膜の高配列秩序化に必要な分子間相互作用が効率的に働くので、非常に高い安定性を有し、且つ、有機化合物(I)分子、特にその有機基Bが高度に配列制御される。すなわち、有機基Bはその両端で同じシロキサンネットワークが形成されるので、有効に配列制御されて、配向する。しかも、その配向は、膜表面にシロキサンネットワークが形成されない膜や膜表面にポリアセチレン等が形成された膜と比較して、ひずみがより少ない。また本発明の有機薄膜は、化学結合によって基板に固定化されるので、例えば、基板に物理吸着により作製した膜と比較して、物理的な剥がれを有効に防止し、膜の物理的な強度を向上させ得る。また膜表面にシロキサンネットワークが形成されない膜と比較して、膜の表面平滑性と強度に優れた緻密な膜を形成できる。
(Organic thin film and method for forming the same)
The organic thin film of the present invention is formed using the organic compound (I), and is a siloxane-based molecular film (hereinafter sometimes simply referred to as an organic thin film) characterized by having a siloxane network on the film surface. is there. Specifically, as shown in FIG. 2, the monomolecular film formed from the organic compound (I) has not only the two-dimensional siloxane network 2a on the substrate side but also the two-dimensional siloxane network 2b on the film surface side. . Both the two-dimensional siloxane network 2a and the two-dimensional siloxane network 2b are formed in a substantially parallel direction with respect to the substrate 1 as a whole. Therefore, the intermolecular interaction necessary for ordering the film in a highly efficient manner works efficiently, so that it has very high stability, and the organic compound (I) molecule, particularly its organic group B, is highly sequence controlled. Is done. That is, since the same siloxane network is formed at both ends of the organic group B, the alignment is effectively controlled and oriented. Moreover, the orientation is less distorted compared to a film in which a siloxane network is not formed on the film surface or a film in which polyacetylene or the like is formed on the film surface. In addition, since the organic thin film of the present invention is immobilized on the substrate by chemical bonding, for example, compared with a film produced by physical adsorption on the substrate, it effectively prevents physical peeling and the physical strength of the film. Can be improved. In addition, a dense film having excellent surface smoothness and strength can be formed as compared with a film in which a siloxane network is not formed on the film surface.

本発明の有機薄膜は、単一単分子膜または単分子累積膜のいずれの構造を有していてもよく、単分子累積膜の場合、当該膜を構成する単分子膜のうち少なくとも最も基板側の単分子膜と最も膜表面側の単分子膜、好ましくは全ての単分子膜が有機化合物(I)から形成されていればよい。有機化合物(I)から形成される全ての単分子膜は、上記したように、基板側にも膜表面側にも2次元シロキサンネットワークを有する。例えば、2層の単分子膜がいずれも有機化合物(I)から形成された2層累積膜の場合、図3に示すように、各単分子膜ごとに、基板側(2a、3a)にも膜表面側(2b、3b)にも2次元シロキサンネットワークを有する。基板側の2次元シロキサンネットワークは、有機化合物(I)のシリル基;−Si(A)(A)(A)に基づくものであり、膜表面側の2次元シロキサンネットワークは、有機化合物(I)のシリル基;−Si(A)(A)(A)に基づくものである。 The organic thin film of the present invention may have a structure of a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film. In the case of a monomolecular cumulative film, at least the most substrate side of the monomolecular films constituting the film. These monomolecular films and the monomolecular film closest to the film surface, preferably all monomolecular films may be formed from the organic compound (I). As described above, all monomolecular films formed from the organic compound (I) have a two-dimensional siloxane network on both the substrate side and the film surface side. For example, when the bilayer monomolecular film is a bilayer cumulative film formed from the organic compound (I), as shown in FIG. 3, each monomolecular film is also provided on the substrate side (2a, 3a). The film surface side (2b, 3b) also has a two-dimensional siloxane network. The two-dimensional siloxane network on the substrate side is based on the silyl group of organic compound (I); -Si (A 1 ) (A 2 ) (A 3 ), and the two-dimensional siloxane network on the film surface side is an organic compound. silyl group (I); is based on -Si (a 4) (a 5 ) (a 6).

以下、好ましい有機薄膜の実施形態について説明する。
好ましい有機薄膜は、基板上に1の単分子膜を有する単一単分子膜の構造を有する場合は当該単分子膜が有機化合物(I)を用いて製膜され、基板上に第1〜第n(nは2以上の整数)の単分子膜を順次、有する単分子累積膜の構造を有する場合は全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて製膜される。なお、有機薄膜が単分子累積膜の構造を有する場合における単分子膜の番号は基板側から順に付するものとする。
Hereinafter, preferred embodiments of the organic thin film will be described.
When a preferable organic thin film has a structure of a single monomolecular film having one monomolecular film on the substrate, the monomolecular film is formed using the organic compound (I). In the case of having a monomolecular cumulative film structure having n (n is an integer of 2 or more) monomolecular films sequentially, all monomolecular films are formed using the organic compound (I). In the case where the organic thin film has a monomolecular cumulative film structure, the numbers of the monomolecular films are given in order from the substrate side.

有機薄膜が単分子累積膜の構造を有する場合における第1〜第n単分子膜を形成する有機化合物(I)は各膜ごとに独立して前記範囲内で選択されればよい。例えば、使用される有機化合物(I)は一部または全部の膜で同一であってもよいし、または全ての膜で異なっていても良い。   The organic compound (I) that forms the first to nth monomolecular films in the case where the organic thin film has a monomolecular cumulative film structure may be selected independently within the above range for each film. For example, the organic compound (I) used may be the same for some or all of the films, or may be different for all of the films.

基板としては、有機薄膜の用途により適宜選択することができる。例えば、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、GaAs、InGaAs、ZnSe等の化合物半導体等の半導体;ガラス、石英ガラス;ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロエチレン、PEN、PES、テフロン(登録商標)等の絶縁性の高分子フィルム;ステンレス鋼(SUS);金、白金、銀、銅、アルミニウム等の金属;チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属;高融点金属とのシリサイド、ポリサイド等;酸化シリコン(熱酸化シリコン、低温酸化シリコン:LTO等、高温酸化シリコン:HTO)、窒化シリコン、SOG、PSG、BSG、BPSG等の絶縁体;PZT、PLZT、強誘電体又は反強誘電体;SiOF系材料、SiOC系材料もしくはCF系材料又は塗布で形成するHSQ(hydrogen silsesquioxane)系材料(無機系)、MSQ(methyl silsesquioxane)系材料、PAE(polyarylene ether)系材料、BCB系材料、ポーラス系材料もしくはCF系材料又は多孔質材料等の低誘電体等の材料からなる基板が挙げられる。更に、いわゆるSOI基板、多層SOI基板、SOS基板等も使用できる。これら基板は単独でも、複数積層されていてもよい。例えば基板は半導体デバイスの電極として使用される無機物質からなっていてもよく、さらにその表面に有機物質からなる膜が形成されていてもよい。本発明において基板表面には水酸基やカルボキシル基等の親水基、特に水酸基を有することが好ましく、有しない場合には、基板に親水化処理を施すことによって、親水基を基板表面に付与すればよい。基板の親水化処理は、過酸化水素水−硫酸混合溶液への浸漬、紫外光の照射等により行うことができる。   The substrate can be appropriately selected depending on the use of the organic thin film. For example, elemental semiconductors such as silicon and germanium, semiconductors such as compound semiconductors such as GaAs, InGaAs, and ZnSe; glass, quartz glass; polyimide, polyethylene, polyethylene terephthalate (PET), polytetrafluoroethylene, PEN, PES, and Teflon (registered) Insulating polymer film such as trademark); stainless steel (SUS); metal such as gold, platinum, silver, copper and aluminum; refractory metal such as titanium, tantalum and tungsten; silicide with refractory metal, polycide, etc. Insulators such as silicon oxide (thermal silicon oxide, low temperature silicon oxide: LTO, high temperature silicon oxide: HTO), silicon nitride, SOG, PSG, BSG, BPSG; PZT, PLZT, ferroelectric or antiferroelectric; SiOF material, SiOC material or CF material Is an HSQ (hydrosilsesquioxane) material (inorganic), MSQ (methyl silsesquioxane) material, PAE (polyylene ether) material, BCB material, porous material or CF material or porous material formed by coating Examples thereof include a substrate made of a material such as a low dielectric material. Furthermore, so-called SOI substrates, multilayer SOI substrates, SOS substrates, and the like can also be used. These substrates may be used alone or in a plurality of layers. For example, the substrate may be made of an inorganic substance used as an electrode of a semiconductor device, and a film made of an organic substance may be formed on the surface thereof. In the present invention, it is preferable that the substrate surface has a hydrophilic group such as a hydroxyl group or a carboxyl group, particularly a hydroxyl group, and if it does not, a hydrophilic group may be imparted to the substrate surface by subjecting the substrate to a hydrophilic treatment. . The hydrophilic treatment of the substrate can be performed by immersion in a hydrogen peroxide solution-sulfuric acid mixed solution, irradiation with ultraviolet light, or the like.

有機薄膜が単一単分子膜または単分子累積膜のいずれの構造を有する場合も、有機化合物(I)を用いて製膜された単分子膜において、当該有機化合物分子は、A〜Aを有するシリル基(以下、高反応性シリル基ということがある)が基板側に配向し、A〜Aを有するシリル基(以下、低反応性シリル基ということがある)が膜表面側に配向するように、配列する。 Even when the organic thin film has a structure of a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film, in the monomolecular film formed using the organic compound (I), the organic compound molecules are A 1 to A 3. A silyl group having an A 4 (hereinafter sometimes referred to as a highly reactive silyl group) is oriented toward the substrate side, and a silyl group having an A 4 to A 6 (hereinafter sometimes referred to as a low reactive silyl group) is on the film surface side. Are aligned so as to be oriented.

そのため、例えば、単一単分子膜の構造を有する場合、単分子膜−基板界面において、高反応性シリル基は基板表面の親水基との反応によって化学結合(特にシラノール結合(−Si−O−))を形成し、同時に隣接分子間でシロキサン結合を形成してシロキサンネットワーク2aを形成する(例えば、図1)。一方で、低反応性シリル基は膜表面側に存在し、後で詳述するその後のpH処理によって、隣接分子間でシロキサン結合を形成してシロキサンネットワーク2bを形成する(例えば、図2)。   Therefore, for example, in the case of having a structure of a single monomolecular film, at the monomolecular film-substrate interface, highly reactive silyl groups are chemically bonded (particularly silanol bonds (-Si-O--) by reaction with hydrophilic groups on the substrate surface. )) And simultaneously form siloxane bonds between adjacent molecules to form a siloxane network 2a (eg, FIG. 1). On the other hand, a low-reactivity silyl group exists on the film surface side, and a siloxane network 2b is formed by forming a siloxane bond between adjacent molecules by subsequent pH treatment described in detail later (for example, FIG. 2).

また例えば、基板上に第1〜第2の単分子膜を順次、有する単分子累積膜構造を有する場合、上記した単一単分子膜の膜表面側のシロキサンネットワーク2bには、シロキサン結合の形成に寄与しなかった水酸基が存在するので、当該水酸基を反応サイトとして第2の単分子膜が形成される。すなわち第1単分子膜−第2単分子膜界面において、第2単分子膜の高反応性シリル基は第1単分子膜表面の水酸基との反応によって化学結合(特にシラノール結合(−Si−O−))を形成し、同時に隣接分子間でシロキサン結合を形成してシロキサンネットワーク3aを形成する(例えば、図3および図5(A)および(B))。一方で、第2単分子膜の低反応性シリル基は膜表面側に存在し、後で詳述するその後のpH処理によって、隣接分子間でシロキサン結合を形成してシロキサンネットワーク3bを形成する(例えば、図3および図5(A)および(B))。   Further, for example, when the substrate has a monomolecular cumulative film structure having the first and second monomolecular films sequentially, formation of a siloxane bond is formed in the siloxane network 2b on the film surface side of the single monomolecular film. Therefore, the second monomolecular film is formed with the hydroxyl group as a reaction site. That is, at the first monomolecular film-second monomolecular film interface, the highly reactive silyl group of the second monomolecular film reacts with a hydroxyl group on the surface of the first monomolecular film to form a chemical bond (particularly a silanol bond (-Si-O -)) And simultaneously form siloxane bonds between adjacent molecules to form the siloxane network 3a (eg, FIGS. 3 and 5A and 5B). On the other hand, the low-reactivity silyl group of the second monomolecular film is present on the film surface side, and a siloxane bond is formed between adjacent molecules to form a siloxane network 3b by subsequent pH treatment described in detail later ( For example, FIG. 3 and FIG. 5 (A) and (B)).

また例えば、基板上に第1〜第n(nは3以上の整数)の単分子膜を順次、有する単分子累積膜構造を有する場合、上記の2層単分子累積膜の膜表面側のシロキサンネットワーク3bには、シロキサン結合の形成に寄与しなかった水酸基が存在するので、当該水酸基を反応サイトとして第3〜第nの単分子膜が形成される。第3〜第nの単分子膜の配列構造は2層単分子累積膜の第2単分子膜と同様である。   In addition, for example, when the substrate has a monomolecular cumulative film structure having first to n-th (n is an integer of 3 or more) monomolecular films in sequence, the siloxane on the film surface side of the above two-layer monomolecular cumulative film Since the network 3b has a hydroxyl group that has not contributed to the formation of the siloxane bond, the third to nth monomolecular films are formed using the hydroxyl group as a reaction site. The arrangement structure of the third to nth monomolecular films is the same as that of the second monomolecular film of the two-layer monomolecular cumulative film.

特に、有機薄膜が単分子累積膜の構造を有し、全ての単分子膜が有機化合物(I)から形成されている場合、最下層の単分子膜は基板と化学結合、特にシラノール結合を介して形成され、他の単分子膜は直下の単分子膜と逐次的に化学結合、特にシロキサン結合を介して形成されている。   In particular, when the organic thin film has a monomolecular cumulative film structure and all the monomolecular films are formed of the organic compound (I), the lowermost monomolecular film is bonded to the substrate through a chemical bond, particularly a silanol bond. The other monomolecular films are sequentially formed through chemical bonds, particularly siloxane bonds, with the monomolecular film immediately below.

有機化合物(I)を用いて製膜された単分子膜における前記のような有機化合物(I)分子の配列は、有機化合物(I)が両末端に有する2つのシリル基の脱離反応性を制御することにより達成される。その結果として膜厚が均一で、かつ分子が秩序性をもって配列する分子結晶性を有する単一単分子膜およびその累積膜を再現性良く製造可能となる。すなわち、シリル化有機化合物がシラノール結合やシロキサン結合を介して結合するためには、シリル基に結合する官能基が脱離して水酸基あるいはプロトンに置換される必要がある。本発明においては、2つのシリル基が有する脱離反応性の差を利用して、選択的に一方のシリル基における脱離反応性の比較的高い基(A〜A)を水酸基あるいはプロトンに置換させ、基板表面あるいは直下の単分子膜表面の水酸基(あるいはカルボキシル基)と反応させる。その結果、A〜A基を有するシリル基が基板側に配向して、シラノール結合やシロキサン結合が形成される。他方のシリル基は脱離反応性が比較的低い基(A〜A)しか有さず、そのような基は水酸基あるいはプロトンに置換されないため、基板や直下の単分子膜と反応することなく、膜表面側に配向する。なお、そのようなA〜A基を有するシリル基は、後で詳述するph処理によって活性化され、膜表面側のシロキサンネットワークが形成される。このとき、膜表面側のシロキサンネットワークにはシロキサン結合の形成に寄与しなかった水酸基が存在するので、反応サイトとして利用される。その結果、各単分子膜において化合物分子がより同一方向に配列されるため、膜厚がより均一で、かつ分子結晶性がより優れた単一単分子膜およびそれらの累積膜を形成できる。両端のシリル基がいずれも脱離反応性の比較的高い基を有すると、各単分子膜において部分的に厚み方向で2分子化、3分子化するため、得られる薄膜の厚みは不均一になり、所望の分子結晶性を達成できない。 In the monomolecular film formed using the organic compound (I), the arrangement of the organic compound (I) molecules as described above indicates the elimination reactivity of the two silyl groups possessed by the organic compound (I) at both ends. This is achieved by controlling. As a result, a single monomolecular film having a uniform film thickness and molecular crystallinity in which molecules are arranged in an orderly manner and its accumulated film can be manufactured with good reproducibility. That is, in order for the silylated organic compound to be bonded via a silanol bond or a siloxane bond, the functional group bonded to the silyl group needs to be eliminated and replaced with a hydroxyl group or a proton. In the present invention, by utilizing the difference in elimination reactivity of two silyl groups, a group having relatively high elimination reactivity (A 1 to A 3 ) in one silyl group is selectively replaced with a hydroxyl group or proton. And is reacted with a hydroxyl group (or carboxyl group) on the surface of the substrate or the monomolecular film immediately below. As a result, the silyl group having A 1 to A 3 groups is oriented to the substrate side, and a silanol bond or a siloxane bond is formed. The other silyl group has only a group (A 4 to A 6 ) having relatively low elimination reactivity, and such a group is not substituted with a hydroxyl group or a proton, so that it reacts with a substrate or a monomolecular film immediately below. Not oriented to the film surface side. In addition, the silyl group having such A 4 to A 6 groups is activated by ph treatment described in detail later, and a siloxane network on the film surface side is formed. At this time, hydroxyl groups that have not contributed to the formation of siloxane bonds exist in the siloxane network on the film surface side, and are thus used as reaction sites. As a result, since the compound molecules are arranged in the same direction in each monomolecular film, it is possible to form single monomolecular films having a more uniform film thickness and better molecular crystallinity and their accumulated films. If each of the silyl groups at both ends has a group having a relatively high elimination reactivity, each monomolecular film is partially bi- and tri-molecularly formed in the thickness direction. Therefore, the desired molecular crystallinity cannot be achieved.

有機薄膜が単一単分子膜の場合、その膜厚は、有機基Bの種類によって適宜調整することができるが、例えば、1nm〜12nm程度、更に、経済性、量産化を考慮すると、1nm〜3.5nm程度が好ましい。単分子膜の累積膜の場合の膜厚は、単分子膜の膜厚をc、累積数をd層とした場合、膜厚はほぼc×dとなる。単分子膜ごとに異なる機能を有する薄膜を作製する場合には、その機能に応じて単分子膜の分子構造及び膜厚を異ならせる場合もあり、その場合の単分子累積膜の膜厚は必要に応じて適宜調整することができる。   When the organic thin film is a single monomolecular film, the film thickness can be appropriately adjusted depending on the type of the organic group B. For example, about 1 nm to 12 nm, and further considering economy and mass production, 1 nm to About 3.5 nm is preferable. The film thickness in the case of the monomolecular film is approximately c × d when the film thickness of the monomolecular film is c and the cumulative number is d layers. When preparing thin films with different functions for each monomolecular film, the molecular structure and film thickness of the monomolecular film may vary depending on the function. It can be appropriately adjusted according to the above.

このような単一単分子膜又は累積単分子膜は有機化合物(I)が容易に自己組織化され、しかも各単分子膜の基板側と膜表面側にシロキサンネットワークが形成されるため、より一定の方向にユニット(分子)を配向させた薄膜とすることができる。つまり、隣り合うユニット間距離を最小限にして、高度に結晶化された有機薄膜を得ることができ、その結果、基板表面に対して垂直方向に導電性を示す有機薄膜を得ることができる。   In such a monomolecular film or a cumulative monomolecular film, the organic compound (I) is easily self-assembled, and a siloxane network is formed on the substrate side and the film surface side of each monomolecular film. A thin film in which units (molecules) are oriented in the direction of That is, a highly crystallized organic thin film can be obtained by minimizing the distance between adjacent units, and as a result, an organic thin film exhibiting conductivity in a direction perpendicular to the substrate surface can be obtained.

また、隣り合う有機化合物(I)分子におけるSiがそのまま、又は酸素原子を介して架橋されるので、例えば、Si−O−Siネットワークが形成されて、隣り合うユニット間距離が小さく、かつより高度に結晶化される。特に、ユニットが、直鎖に配置されている場合には、隣り合うユニット同士は互いを阻害せずに、隣り合うユニット間距離を最小限にして、高度に結晶化された材料を得ることができる。このようなユニットの配向により、基板の表面方向に半導体特性を示す有機薄膜を得ることができる。   In addition, since Si in the adjacent organic compound (I) molecule is crosslinked as it is or through an oxygen atom, for example, a Si—O—Si network is formed, and the distance between adjacent units is small and more advanced. Is crystallized. In particular, when the units are arranged in a straight line, adjacent units do not interfere with each other, and the distance between adjacent units can be minimized to obtain a highly crystallized material. it can. By such unit orientation, an organic thin film exhibiting semiconductor characteristics in the surface direction of the substrate can be obtained.

このように、基板表面に対して、垂直方向と表面方向で、電気特性が異なる電気的異方性を有する薄膜を得ることができる。   As described above, a thin film having electrical anisotropy having different electrical characteristics in the vertical direction and the surface direction with respect to the substrate surface can be obtained.

有機化合物(I)を用いた有機薄膜の形成方法を図面を用いて簡単に説明する。
有機薄膜の形成に際しては、まず、有機化合物(I)を用いて、LB法、ディッピング法、コート法等の方法により、当該化合物におけるA〜Aを有するシリル基と基板表面とを反応させ1の単分子膜を形成する。有機化合物(I)は、含有される基(A〜AとA〜A)の脱離反応性が異なる2つのシリル基を両端に有するため、脱離反応性の比較的高い基(A〜A)を有するシリル基が選択的に基板表面と結合すると同時に、隣接分子間でシロキサン結合を形成してシロキサンネットワークを形成する。例えば、図1は、前記一般式(a1)の化合物を用いた場合の単一単分子膜の概念図であり、脱離反応性の比較的高い塩素原子が水酸基に置換され、当該基を有するシリル基が選択的に基板表面と結合しながらシロキサンネットワーク2aを形成している。図1において、膜表面(空気界面)側の末端シリル基に結合している官能基は容易には脱離しないので、他の分子や基板との吸着反応が生じることはない。
A method for forming an organic thin film using the organic compound (I) will be briefly described with reference to the drawings.
In forming the organic thin film, first, using the organic compound (I), the silyl group having A 1 to A 3 in the compound is reacted with the substrate surface by a method such as LB method, dipping method, coating method or the like. 1 monomolecular film is formed. The organic compound (I) has two silyl groups having different elimination reactivity of contained groups (A 1 to A 3 and A 4 to A 6 ) at both ends. The silyl group having (A 1 to A 3 ) is selectively bonded to the substrate surface, and at the same time, a siloxane bond is formed between adjacent molecules to form a siloxane network. For example, FIG. 1 is a conceptual diagram of a single monomolecular film when the compound of the general formula (a1) is used, in which a chlorine atom having a relatively high elimination reactivity is substituted with a hydroxyl group and has the group. Siloxane groups are selectively bonded to the substrate surface to form the siloxane network 2a. In FIG. 1, the functional group bonded to the terminal silyl group on the film surface (air interface) side is not easily desorbed, so that no adsorption reaction with other molecules or the substrate occurs.

本発明においては、脱離反応性の比較的高い基(A〜A)を有するシリル基を選択的に基板と結合させるために、当該脱離反応性の高い基を選択的に水酸基あるいはプロトンに置換させる。そのためには、反応条件による各基(A〜A)の反応性の違いを利用して、膜形成時の溶媒雰囲気および反応温度等をかえればよい。例えば、溶媒が水の場合にはpHを変えることで、また溶媒が有機溶媒の場合では水酸化溶媒を用いることで、溶媒におけるプロトン濃度を調節し、反応性を制御できる。
例えば、A〜Aがハロゲン原子であって、A〜Aがアルコキシ基である有機化合物を用いて後述のLB法で単分子膜を形成する場合には、水のpHを7に調整することによって、A〜Aのみを水酸基に置換できる。当該有機化合物を用いて後述のディッピング法で単分子膜を形成する場合には、当該有機化合物が溶解される有機溶媒に微量で含有される水の存在によってA〜Aは容易に水酸基に置換されるため、必ずしもpH等を調整する必要はない。
また例えば、A〜Aがエトキシ基であって、A〜Aがブトキシ基である有機化合物を用いて後述のLB法で単分子膜を形成する場合には、水のpHを4に調整することによって、A〜Aのみを水酸基に置換できる。
In the present invention, in order to selectively bond a silyl group having a relatively high elimination reactivity group (A 1 to A 3 ) to the substrate, the high elimination reactivity group is selectively hydroxyl group or Replace with proton. To do so, by utilizing a difference in reactivity of each group (A 1 ~A 6) by the reaction conditions, it may be changed solvent atmosphere and the reaction temperature and the like at the time of film formation. For example, the proton concentration in the solvent can be adjusted and the reactivity can be controlled by changing the pH when the solvent is water, or by using a hydroxylated solvent when the solvent is an organic solvent.
For example, when a monomolecular film is formed by an LB method described later using an organic compound in which A 1 to A 3 are halogen atoms and A 4 to A 6 are alkoxy groups, the pH of water is set to 7. By adjusting, only A 1 to A 3 can be substituted with hydroxyl groups. When a monomolecular film is formed by the dipping method described later using the organic compound, A 1 to A 3 can easily be converted into a hydroxyl group due to the presence of a small amount of water in the organic solvent in which the organic compound is dissolved. Since it is substituted, it is not always necessary to adjust pH and the like.
For example, when a monomolecular film is formed by an LB method described later using an organic compound in which A 1 to A 3 are ethoxy groups and A 4 to A 6 are butoxy groups, the pH of water is 4 By adjusting to 1, only A 1 to A 3 can be substituted with hydroxyl groups.

LB法(Langmuir Blodget法)では、有機化合物(I)を有機溶剤に溶解し、得られた溶液をpHが調整された水面上に滴下し、水面上に薄膜を形成する。このとき、有機化合物の一端のシリル基における脱離反応性の比較的高い基(A〜A)が加水分解によって水酸基に変換される。次いで、その状態で水面上に圧力を加え、親水基(特に水酸基)を表面に有する基板を引き上げることによって、有機化合物における脱離反応性の比較的高い基(A〜A)を有するシリル基を基板と結合させつつ、隣接分子間でシロキサンネットワークを形成させ、図1に示すような単分子膜が得られる。 In the LB method (Langmuir Brodget method), the organic compound (I) is dissolved in an organic solvent, and the obtained solution is dropped on the water surface whose pH is adjusted to form a thin film on the water surface. At this time, the group (A 1 to A 3 ) having relatively high elimination reactivity in the silyl group at one end of the organic compound is converted into a hydroxyl group by hydrolysis. Next, silyl having a group (A 1 to A 3 ) having relatively high elimination reactivity in an organic compound by applying pressure on the water surface in this state and pulling up the substrate having a hydrophilic group (particularly a hydroxyl group) on the surface. A siloxane network is formed between adjacent molecules while bonding the group to the substrate, and a monomolecular film as shown in FIG. 1 is obtained.

またディッピング法、コート法では、まず、有機化合物(I)を有機溶剤に溶解する。例えば、有機化合物(I)をヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素等の非水系有機溶剤に溶解し、1mM〜100mM程度の濃度の溶液を得る。得られた溶液中に、親水基(特に水酸基)を表面に有する基板を浸漬して、引き上げる。あるいは、得られた溶液を基体表面にコートする。このとき、有機溶剤中の微量の水によって、有機化合物の一端のシリル基における脱離反応性の比較的高い基(A〜A)が加水分解され、水酸基に変換される。次いで、所定時間、保持することによって、有機化合物における脱離反応性の比較的高い基(A〜A)を有するシリル基を基板と結合させつつ、隣接分子間でシロキサンネットワークを形成させ、図1に示すような単分子膜が得られる。 In the dipping method and the coating method, first, the organic compound (I) is dissolved in an organic solvent. For example, the organic compound (I) is dissolved in a non-aqueous organic solvent such as hexane, chloroform or carbon tetrachloride to obtain a solution having a concentration of about 1 mM to 100 mM. A substrate having a hydrophilic group (especially a hydroxyl group) on the surface is immersed in the obtained solution and pulled up. Alternatively, the resulting solution is coated on the substrate surface. At this time, the group (A 1 to A 3 ) having relatively high elimination reactivity in the silyl group at one end of the organic compound is hydrolyzed and converted into a hydroxyl group by a small amount of water in the organic solvent. Next, by holding for a predetermined time, a siloxane group having relatively high elimination reactivity (A 1 to A 3 ) in the organic compound is bonded to the substrate, and a siloxane network is formed between adjacent molecules. A monomolecular film as shown in FIG. 1 is obtained.

膜表面側に低反応性シリル基を有する、例えば、図1に示すような単分子膜を形成した後は、通常、非水系溶媒を用いて単分子膜から未反応の有機化合物を洗浄除去する。   After forming a monomolecular film having a low-reactive silyl group on the film surface side, for example, as shown in FIG. 1, the unreacted organic compound is usually washed away from the monomolecular film using a non-aqueous solvent. .

次いで、膜表面側に低反応性シリル基を有する単分子膜にpH処理を行うことによって、膜表面側に存在する未反応シリル基(低反応性シリル基)を加水分解反応および脱水縮合反応させ、シロキサンネットワークを形成させる(例えば、図2)。pH処理は、例えば、比較的pHの低い水に、単分子膜を形成した基板を浸漬する。これによって、当該単分子膜における膜表面側に存在する低反応性シリル基が有する脱離反応性の比較的低い基(A〜A)を加水分解反応およびそれに伴う脱水縮合反応させて、膜表面側にシロキサンネットワークを形成する。このとき、例えば図2に示すように、膜表面側のシロキサンネットワークは水酸基を有するので、次の単分子膜形成のための反応サイトとして利用される。膜表面側のシロキサンネットワークが水酸基を有するメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のメカニズムに基づくものと考えられる。すなわち、pH処理前において単分子膜の基板側には既にシロキサンネットワークが形成され、有機基Bはある程度の秩序性をもって配向するため、膜表面側のシリル基は挙動が拘束される。そのような状態でpH処理がなされると、A〜A基が変換された水酸基のうち2つの水酸基は隣接分子のシリル基の水酸基との接触確率が比較的高いため、縮合反応によってシロキサン結合を形成するが、残りの1つの水酸基は他の水酸基との接触確率が比較的低いので、そのまま残るものと考えられる。なお、例えば、図2や図3等では、膜表面側のシロキサンネットワークにおいてケイ素原子1つあたり1つの水酸基を有しているが、これらはあくまで模式図であり、すなわち必ずしも全てのケイ素原子が1つの水酸基を有さなければならないというわけではない。本発明の目的が達成される限り、例えば、1つのケイ素原子が有し得る3つの水酸基が全てシロキサンネットワークの形成に寄与されて、水酸基を有さないケイ素原子があってもよい。 Next, the monomolecular film having a low-reactivity silyl group on the film surface side is subjected to pH treatment to cause hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction of the unreacted silyl group (low-reactivity silyl group) present on the film surface side. A siloxane network is formed (eg, FIG. 2). In the pH treatment, for example, the substrate on which the monomolecular film is formed is immersed in water having a relatively low pH. By this, the group (A 4 to A 6 ) having a relatively low elimination reactivity that the low-reactive silyl group present on the film surface side in the monomolecular film has a hydrolysis reaction and a dehydration condensation reaction associated therewith, A siloxane network is formed on the film surface side. At this time, for example, as shown in FIG. 2, since the siloxane network on the film surface side has a hydroxyl group, it is used as a reaction site for forming the next monomolecular film. The details of the mechanism by which the siloxane network on the film surface side has a hydroxyl group are not clear, but are thought to be based on the following mechanism. That is, before the pH treatment, a siloxane network is already formed on the substrate side of the monomolecular film, and the organic groups B are oriented with a certain degree of order, so that the behavior of the silyl groups on the film surface side is restricted. When pH treatment is performed in such a state, two hydroxyl groups out of the hydroxyl groups converted from the A 4 to A 6 groups have a relatively high contact probability with the hydroxyl group of the silyl group of the adjacent molecule. Although a bond is formed, the remaining one hydroxyl group is considered to remain as it is because the probability of contact with the other hydroxyl group is relatively low. For example, in FIGS. 2 and 3, etc., the siloxane network on the film surface side has one hydroxyl group per silicon atom, but these are schematic views only, that is, not all silicon atoms are necessarily 1 It does not have to have two hydroxyl groups. As long as the object of the present invention is achieved, for example, all three hydroxyl groups that one silicon atom may have contribute to the formation of a siloxane network, and there may be silicon atoms that do not have a hydroxyl group.

pH処理の条件は、単分子膜を形成する有機化合物(I)分子の低反応性シリル基が加水分解されてA〜Aが水酸基に変換され得る限り特に制限されない。また水温を上げることによって、加水分解の反応促進をはかってもよい。
例えば、低反応性シリル基がトリメトキシシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH3〜4程度および温度20〜40℃が適当である。
また例えば、低反応性シリル基がトリエトキシシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH2〜3および温度25〜40℃が適当である。
また例えば、低反応性シリル基がトリプロポキシシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH1〜2および温度25〜40℃が適当である。
また例えば、低反応性シリル基がトリブトキシシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH1および温度40〜60℃が適当である。
また例えば、低反応性シリル基がトリメチルシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH2〜3および温度25〜40℃が適当である。
また例えば、低反応性シリル基がトリエチルシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH1〜2および温度25〜40℃が適当である。
また例えば、低反応性シリル基がトリプロピルシリル基の場合で、pH処理の処理水はpH1および温度40〜60℃が適当である。
The conditions for the pH treatment are not particularly limited as long as the low-reactive silyl group of the organic compound (I) molecule forming the monomolecular film can be hydrolyzed to convert A 4 to A 6 into a hydroxyl group. The hydrolysis reaction may be accelerated by raising the water temperature.
For example, when the low-reactive silyl group is a trimethoxysilyl group, the pH of the treated water is suitably about pH 3-4 and a temperature of 20-40 ° C.
Further, for example, when the low-reactive silyl group is a triethoxysilyl group, pH 2 to 3 and a temperature of 25 to 40 ° C. are suitable for the pH-treated water.
Further, for example, when the low-reactive silyl group is a tripropoxysilyl group, the pH-treated water is suitably pH 1-2 and temperature 25-40 ° C.
In addition, for example, when the low-reactive silyl group is a tributoxysilyl group, pH 1 and a temperature of 40 to 60 ° C. are appropriate for the pH-treated water.
Further, for example, when the low-reactive silyl group is a trimethylsilyl group, the pH-treated water is suitably pH 2-3 and temperature 25-40 ° C.
Further, for example, when the low-reactivity silyl group is a triethylsilyl group, the pH of the treated water is suitably pH 1-2 and the temperature 25-40 ° C.
Further, for example, when the low-reactivity silyl group is a tripropylsilyl group, pH 1 and a temperature of 40 to 60 ° C. are suitable for the pH-treated water.

膜表面側にシロキサンネットワークが形成された単一単分子膜を得た後は、通常、非水系溶媒を用いて単分子膜から未反応の有機化合物を洗浄除去する。除去した後は、水洗し、放置するか加熱することにより乾燥して、有機薄膜を定着させる。この薄膜は、そのまま有機薄膜として用いてもよいし、更に電解重合等の処理を施して用いてもよい。   After obtaining a single monomolecular film in which a siloxane network is formed on the film surface side, an unreacted organic compound is usually washed away from the monomolecular film using a non-aqueous solvent. After removal, the organic thin film is fixed by washing with water and leaving it to dry by heating. This thin film may be used as an organic thin film as it is, or may be further subjected to treatment such as electrolytic polymerization.

単分子累積膜を形成する場合は、先に形成された単一単分子膜の膜表面側に存在する未反応の水酸基を吸着反応のサイトとして、有機化合物(I)からなる単分子膜を累積させる。ここで使用される有機化合物は有機化合物(I)の中でも既に形成されている単分子膜に用いたものと同一であってもよいし、異なるものであってもよい。   When forming a monomolecular accumulation film, the monomolecular film made of organic compound (I) is accumulated using the unreacted hydroxyl group present on the film surface side of the previously formed single monomolecular film as the site of the adsorption reaction. Let The organic compound used here may be the same as or different from that used for the already formed monomolecular film among the organic compounds (I).

累積される単分子膜は前記LB法、ディッピング法、コート法と同様の方法に準じて形成される。   The accumulated monomolecular film is formed according to the same method as the LB method, dipping method, and coating method.

図3は、2つの単分子膜からなる2層累積膜の例である。図3では、図2の単分子膜上に、当該膜を構成する有機化合物と同一のものを用いて単分子膜が累積されているが、累積される単分子膜は直下の膜で用いた有機化合物と異なるものからなっていてもよい。   FIG. 3 is an example of a two-layer cumulative film composed of two monomolecular films. In FIG. 3, the monomolecular film is accumulated on the monomolecular film of FIG. 2 using the same organic compound as that constituting the film, but the accumulated monomolecular film is used in the film immediately below. It may be made of a different material from the organic compound.

累積させた単分子膜が有機化合物(I)からなっている場合は、以上のプロセスを繰り返すことによって、基板上に同一もしくは異なる有機化合物(I)の単分子膜を逐次的かつ均一に調製することができる。いずれの単分子膜においても、有機化合物(I)は脱離反応性の比較的高い基(A〜A)を有するシリル基が選択的に基板またはその直下の単分子膜の表面と化学結合するので、得られる薄膜は膜厚が均一で、かつ優れた分子結晶性を有する。本発明においては単分子膜が2〜20層、特に2〜10層積層されてなる累積膜を形成した場合であっても、本発明の効果を得ることができる。そのときの合計膜厚は使用される化合物分子の長さに依存するため一概に規定できるものではないが、通常4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。 When the accumulated monomolecular film is made of the organic compound (I), the above process is repeated to sequentially and uniformly prepare monomolecular films of the same or different organic compound (I) on the substrate. be able to. In any monomolecular film, the organic compound (I) has a silyl group having a group (A 1 to A 3 ) having a relatively high elimination reactivity and the surface of the monomolecular film or the surface of the monomolecular film directly below the substrate. Since they are bonded, the resulting thin film has a uniform film thickness and excellent molecular crystallinity. In the present invention, the effect of the present invention can be obtained even when a cumulative film is formed by laminating 2 to 20 monomolecular films, particularly 2 to 10 layers. The total film thickness at that time depends on the length of the compound molecule to be used and thus cannot be defined unconditionally, but is usually 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

以上のような有機薄膜において、有機化合物(I)からなる単分子膜は、ファンデルワールス、静電的、π−πスタッキング相互作用のような非共有結合により凝集する自己組織化膜である。分子の自己組織化する性質を利用して高配向の膜を簡単に調整することができる。   In the organic thin film as described above, the monomolecular film made of the organic compound (I) is a self-assembled film that aggregates by non-covalent bonds such as van der Waals, electrostatic and π-π stacking interactions. A highly oriented film can be easily adjusted by utilizing the self-organizing property of molecules.

(用途)
本発明の有機化合物(I)は、膜厚の均一性および/または優れた分子結晶性(配列性)を活かすことのできる用途、例えば、有機デバイスや光学素子、被膜剤に有用である。特に、有機化合物(I)の有機基Bをπ電子共役を示すものに選択することによって、有機薄膜トランジスタ、有機光電変換素子、および有機エレクトロルミネッセンス素子等の有機デバイスにおける有機層(薄膜)構成物質として有用である。
(Use)
The organic compound (I) of the present invention is useful for applications that can make use of film thickness uniformity and / or excellent molecular crystallinity (alignment), such as organic devices, optical elements, and coating agents. In particular, as an organic layer (thin film) constituent material in organic devices such as organic thin film transistors, organic photoelectric conversion elements, and organic electroluminescence elements, by selecting the organic group B of the organic compound (I) to be one that exhibits π electron conjugation Useful.

例えば、本発明の有機化合物(I)を用いた有機薄膜は、有機基Bの種類(特にヘテロ原子の有無)や官能基の種類(電子吸引型又は電子供与型の基)を選択することで、例えばTFT等の有機薄膜トランジスタ、発光素子、太陽電池、燃料電池、センサ等を構成する導電性材料、光伝導性材料(フォトコンダクタ)、非線形光学材料、絶縁材料等を構成する薄膜として使用することができる。また、末端に官能基を保持させることにより、リガンドとして酵素等を結合させることができるため、バイオセンサとしても使用することができる。以下に、本発明の有機薄膜のより具体的な適用例を記載する。
・TFTの半導体層および絶縁層(ソースドレイン間の領域)
・有機EL素子や有機リン光発光素子の電極間の膜(発光層、電子注入層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層等)
・有機半導体レーザ(例えば、ダイオードのような電流注入型レーザ)の電極間の膜(それぞれの電極から注入されたホール及び電子を有機薄膜上で再結合させることで発光させ、得られた光を一定方向から取り出すことができる)
・太陽電池のp型半導体層及びn型半導体層(有機薄膜が、光励起特性を有するため、p型及びn型材料をそれぞれ薄膜とし重ねれば、p−nジャンクションを形成できるので、太陽電池を形成できる)ならびに励起子ブロック層
・燃料電池のセパレーター
・ガスセンサの気体分子又はにおいセンサのにおい成分の吸着膜(くし型電極上に有機薄膜を設置すれば、気体分子の吸着による有機薄膜の導電性の変化により気体分子の濃度を評価するガスセンサを形成できる)
・イオンセンサのイオン感応膜
・バイオセンサ(例えば、免疫センサ)の感応膜(有機薄膜の酵素の選択性を利用する)
For example, the organic thin film using the organic compound (I) of the present invention can be selected by selecting the type of the organic group B (particularly the presence or absence of heteroatoms) and the type of functional group (electron withdrawing type or electron donating type group). For example, it is used as a thin film constituting an organic thin film transistor such as a TFT, a conductive material constituting a light emitting element, a solar cell, a fuel cell, a sensor, a photoconductive material (photoconductor), a nonlinear optical material, an insulating material, etc. Can do. In addition, since an enzyme or the like can be bound as a ligand by holding a functional group at the terminal, it can also be used as a biosensor. Below, the more specific application example of the organic thin film of this invention is described.
・ TFT semiconductor layer and insulating layer (region between source and drain)
-Films between electrodes of organic EL elements and organic phosphorescent light emitting elements (light emitting layer, electron injection layer, hole injection layer, hole transport layer, electron transport layer, etc.)
-A film between electrodes of an organic semiconductor laser (for example, a current injection laser such as a diode) (holes and electrons injected from each electrode are recombined on the organic thin film to emit light, and the resulting light is emitted. (It can be taken out from a certain direction)
-P-type semiconductor layer and n-type semiconductor layer of a solar cell (Since an organic thin film has photoexcitation characteristics, a p-n junction can be formed by stacking p-type and n-type materials as thin films. Can be formed) as well as exciton block layer, fuel cell separator, gas sensor gas molecule or odor sensor odor component adsorption film (if organic thin film is placed on comb electrode, organic film conductivity by gas molecule adsorption) A gas sensor that evaluates the concentration of gas molecules can be formed by changing
・ Ion sensitive membranes of ion sensors ・ Sensitive membranes of biosensors (for example, immunosensors) (utilizing enzyme selectivity in organic thin films)

(有機デバイス)
本発明の有機デバイスは有機化合物(I)を用いて形成された有機薄膜を有する限り、いかなる種類のデバイスであってよく、例えば、有機薄膜トランジスタ、有機光電変換素子、および有機EL素子等の有機半導体デバイスが挙げられる。そのような有機半導体デバイスは、膜厚均一性および分子結晶性に優れた有機薄膜を有するので、ドメイン間などにキャリアのトラップの少ないデバイスを作製することができる。
(Organic device)
The organic device of the present invention may be any type of device as long as it has an organic thin film formed using the organic compound (I). For example, organic semiconductors such as organic thin film transistors, organic photoelectric conversion elements, and organic EL elements Device. Since such an organic semiconductor device has an organic thin film excellent in film thickness uniformity and molecular crystallinity, a device with few carrier traps between domains can be manufactured.

(有機薄膜トランジスタ)
有機薄膜トランジスタは、少なくとも、基板、該基板上に形成されるゲート電極、該ゲート電極上に形成されるゲート絶縁膜、および該ゲート絶縁膜と接触して、または非接触で具備されるソース電極、ドレイン電極および半導体層を有してなる。
本発明においてトランジスタは、ソース電極、ドレイン電極および半導体層の配置によって、ボトムコンタクト型、トップアンドボトムコンタクト型、トップコンタクト型等の種々の構成を有していてもよい。
(Organic thin film transistor)
The organic thin film transistor includes at least a substrate, a gate electrode formed on the substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, and a source electrode provided in contact with or without contact with the gate insulating film, It has a drain electrode and a semiconductor layer.
In the present invention, the transistor may have various configurations such as a bottom contact type, a top-and-bottom contact type, and a top contact type depending on the arrangement of the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer.

トップコンタクト型トランジスタの一例の概略断面構成図を図6(A)に示す。図6(A)のトランジスタは、基板25、該基板25上に形成されるゲート電極24、該ゲート電極24上に形成されるゲート絶縁膜23、該ゲート絶縁膜23上に形成される半導体層20、および該半導体層20上に離間して形成されるソース電極21およびドレイン電極22を備えた構造を有している。   A schematic cross-sectional configuration diagram of an example of the top contact transistor is illustrated in FIG. The transistor in FIG. 6A includes a substrate 25, a gate electrode 24 formed on the substrate 25, a gate insulating film 23 formed on the gate electrode 24, and a semiconductor layer formed on the gate insulating film 23. 20 and a source electrode 21 and a drain electrode 22 formed on the semiconductor layer 20 so as to be separated from each other.

トップアンドボトムコンタクト型トランジスタの一例の概略断面構成図を図6(B)に示す。図6(B)のトランジスタは、ゲート絶縁膜23の一部の表面上にソース電極21が形成され、該ソース電極21とゲート絶縁膜23の残部の表面上に半導体層20が形成され、該半導体層20の一部の表面上にドレイン電極22が形成され、該ドレイン電極22の表面と半導体層20の残部の表面とがひとつの平面をなしていること以外、図6(A)のトランジスタと同様の構造を有している。   A schematic cross-sectional configuration diagram of an example of a top-and-bottom contact transistor is shown in FIG. 6B, the source electrode 21 is formed on a part of the surface of the gate insulating film 23, and the semiconductor layer 20 is formed on the surface of the source electrode 21 and the remaining part of the gate insulating film 23. The drain electrode 22 is formed on a part of the surface of the semiconductor layer 20 and the surface of the drain electrode 22 and the remaining surface of the semiconductor layer 20 form one plane. It has the same structure.

ボトムコンタクト型トランジスタの一例の概略断面構成図を図6(C)に示す。図6(C)のトランジスタは、ソース電極21およびドレイン電極22が離間してゲート絶縁膜23上に形成され、該ソース電極21とドレイン電極22との間のゲート絶縁膜23上にソース電極およびドレイン電極に接触して半導体層20が形成されること以外、図6(A)のトランジスタと同様の構造を有している。   A schematic cross-sectional configuration diagram of an example of the bottom contact transistor is illustrated in FIG. In the transistor of FIG. 6C, the source electrode 21 and the drain electrode 22 are formed on the gate insulating film 23 with a space therebetween, and the source electrode and the drain electrode 22 are formed on the gate insulating film 23 between the source electrode 21 and the drain electrode 22. The transistor has the same structure as the transistor in FIG. 6A except that the semiconductor layer 20 is formed in contact with the drain electrode.

図6(A)〜(C)において同じ符号は共通の部材を示すものとする。
本発明においては半導体層20および/またはゲート絶縁膜23が前記有機化合物(I)を用いて形成された有機薄膜であり、単一単分子膜または単分子累積膜の構造を有する。詳しくは図6(A)、(B)および(c)の半導体層は単一単分子膜または単分子累積膜の構造を有してよく、好ましくは単分子累積膜の構造を有する。
In FIGS. 6A to 6C, the same reference numerals indicate common members.
In the present invention, the semiconductor layer 20 and / or the gate insulating film 23 is an organic thin film formed using the organic compound (I), and has a structure of a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film. Specifically, the semiconductor layers in FIGS. 6A, 6B, and 6C may have a single monomolecular film structure or a monomolecular cumulative film structure, and preferably have a monomolecular cumulative film structure.

半導体層が単一単分子膜の構造を有する場合、当該単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている。単一単分子膜は上記範囲内の有機化合物(I)から形成されている限り特に制限されないが、上記の中でも、有機基Bが単環系芳香族化合物、単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物、または縮合系複素環化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物に由来の基、特にフェニレン系化合物誘導体、チオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、またはペンタセン誘導体に由来の基である有機化合物(I)から形成されていることが好ましい。このときA〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい。そのような単一単分子膜は直下のゲート絶縁膜と化学結合を介して結合されている。 When the semiconductor layer has a single monomolecular film structure, the monomolecular film is formed using the organic compound (I). The monomolecular film is not particularly limited as long as it is formed from the organic compound (I) within the above range. Among them, the organic group B is a monocyclic aromatic compound, a monocyclic heterocyclic compound, a condensed system. An organic group which is a group derived from an aromatic compound, a condensed heterocyclic compound or a compound in which two or more of these compounds are bonded, particularly a group derived from a phenylene compound derivative, a thiophene compound derivative, a perylene derivative or a pentacene derivative It is preferably formed from compound (I). At this time, A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above. Such a monomolecular film is bonded to the gate insulating film directly below via a chemical bond.

半導体層が単分子累積膜の構造を有する場合、単分子膜の累積数は特に制限されないが、通常2〜20層、好ましくは2〜10である。半導体層としての単分子累積膜は、少なくとも1の単分子膜、好ましくは全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている。
例えば、2層累積膜の最下層単分子膜は、有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にチオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、ペンタセン誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成され、第2層の単分子膜は、有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にチオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、ペンタセン誘導体に由来の基である有機化合物(I)から形成されていることが好ましい。
また例えば、3層累積膜の最下層単分子膜は有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にチオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、ペンタセン誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成され、第2層の単分子膜は有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にチオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、ペンタセン誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成され、第3層の単分子膜は有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にチオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、ペンタセン誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成されていることが好ましい。
When the semiconductor layer has a monomolecular cumulative film structure, the cumulative number of monomolecular films is not particularly limited, but is usually 2 to 20 layers, preferably 2 to 10. The monomolecular cumulative film as the semiconductor layer is formed of at least one monomolecular film, preferably all monomolecular films, using the organic compound (I).
For example, the lowermost monolayer of the two-layer cumulative film is a compound in which the organic group B is a monocyclic heterocyclic compound, a condensed aromatic compound or a compound in which two or more of these compounds are bonded, particularly a thiophene compound derivative or a perylene derivative. , Formed from the organic compound (I) which is a group derived from a pentacene derivative (A 1 to A 6 are not particularly limited, and may be the same as described above). Is formed from the organic compound (I) which is a group derived from a monocyclic heterocyclic compound, a condensed aromatic compound or a compound in which two or more of these compounds are bonded, particularly a thiophene compound derivative, a perylene derivative or a pentacene derivative. It is preferable.
Further, for example, the lowermost monolayer of the three-layer cumulative film is a compound in which the organic group B is a monocyclic heterocyclic compound, a condensed aromatic compound or a compound in which two or more of these compounds are bonded, particularly a thiophene compound derivative or a perylene derivative. , Formed from the organic compound (I) which is a group derived from a pentacene derivative (A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above), and the monolayer of the second layer has an organic group B Monocyclic heterocyclic compounds, condensed aromatic compounds or compounds in which two or more of these compounds are bonded, in particular organic compounds (I) (A 1 to (A 1 ) which are groups derived from thiophene compound derivatives, perylene derivatives, pentacene derivatives) A 6 is not particularly limited, and may be the same as described above. In the third monolayer, the organic group B is a monocyclic heterocyclic compound, a condensed aromatic compound or a compound thereof. Pieces Compounds above bound, formed in particular thiophene compound derivative, perylene derivative, an organic compound is a group derived from pentacene derivative (I) (A 1 ~A 6 is not particularly limited, and may be the same as above) It is preferable.

また例えば、半導体層が2〜20層の累積膜である場合、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。このとき、全ての単分子膜を構成する同一の有機化合物(I)は有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にチオフェン系化合物誘導体、ペリレン誘導体、ペンタセン誘導体に由来の基であることが好ましい(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)。 For example, when the semiconductor layer is a cumulative film of 2 to 20 layers, all monomolecular films may be formed of the same organic compound (I). In this case, the same organic compound (I) constituting all monomolecular films is a compound in which the organic group B is a monocyclic heterocyclic compound, a condensed aromatic compound or a compound in which two or more of these compounds are bonded, particularly a thiophene type. It is preferably a group derived from a compound derivative, a perylene derivative, or a pentacene derivative (A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above).

半導体層が単一単分子膜または単分子累積膜のいずれの構造を有する場合であっても、各単分子膜にはドーパントが添加されていてもよい。ドーパントとしては有機薄膜トランジスタの分野で公知のものが使用可能であり、例えば、ハロゲン、ヨウ素、アルカリ金属等が挙げられる。   Whether the semiconductor layer has a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film, a dopant may be added to each monomolecular film. As the dopant, those known in the field of organic thin film transistors can be used, and examples thereof include halogen, iodine, and alkali metal.

本発明のトランジスタにおける半導体層において有機化合物(I)を用いて形成された単分子膜は直下の膜と化学結合を介して結合されている。特に、単分子累積膜の全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている場合は、全ての単分子膜が直下の膜と化学結合を介して結合されている。   The monomolecular film formed using the organic compound (I) in the semiconductor layer of the transistor of the present invention is bonded to the film immediately below through a chemical bond. In particular, when all the monomolecular films of the monomolecular cumulative film are formed using the organic compound (I), all the monomolecular films are bonded to the film immediately below through a chemical bond.

トランジスタの半導体層において有機化合物(I)を含まない単分子膜はいかなる有機化合物からなっていてもよく、例えば、上記有機化合物(I)の説明で例示した有機基Bを誘導し得るπ電子共役性骨格含有分子からなっていてよい。   The monomolecular film not containing the organic compound (I) in the semiconductor layer of the transistor may be made of any organic compound, for example, a π-electron conjugate capable of inducing the organic group B exemplified in the description of the organic compound (I). It may consist of sex skeleton-containing molecules.

半導体層の製造方法として、有機化合物(I)からなる単分子膜は前記有機薄膜の形成方法と同様の方法を採用して形成すればよい。有機化合物(I)を含まない単分子膜はスピンコート、キャスト、ディップコート、LB等の方法を採用して形成すればよい。半導体層を構成する各単分子膜の膜厚は分子長に依存するため一概に規定できないが、4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。   As a method for producing the semiconductor layer, the monomolecular film made of the organic compound (I) may be formed by employing a method similar to the method for forming the organic thin film. The monomolecular film not containing the organic compound (I) may be formed by employing a method such as spin coating, casting, dip coating, or LB. Although the thickness of each monomolecular film constituting the semiconductor layer depends on the molecular length and cannot be defined unconditionally, it is suitably 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

ゲート絶縁膜が単一単分子膜の構造を有する場合、当該単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている。単一単分子膜は上記範囲内の有機化合物(I)から形成されている限り特に制限されないが、上記の中でも、有機基Bが直鎖状飽和脂肪族化合物である有機化合物(I)から形成されていることが好ましい。このときA〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい。そのような単一単分子膜は基板と化学結合を介して結合されている。
ゲート絶縁膜が単分子累積膜の構造を有する場合、単分子膜の累積数は特に制限されないが、通常2〜20層、好ましくは2〜10である。
また例えば、ゲート絶縁膜が2〜20層の累積膜である場合、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。
本発明のトランジスタにおけるゲート絶縁膜において有機化合物(I)を用いて形成された単分子膜は直下の膜と化学結合を介して結合されている。特に、単分子累積膜の全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている場合は、全ての単分子膜が直下の膜と化学結合を介して結合されている。
ゲート絶縁膜の製造方法として、有機化合物(I)からなる単分子膜は前記有機薄膜の形成方法と同様の方法を採用して形成すればよい。有機化合物(I)を含まない単分子膜はスピンコート、キャスト、ディップコート、LB等の方法を採用して形成すればよい。ゲート絶縁膜を構成する各単分子膜の膜厚は分子長に依存するため一概に規定できないが、4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。
When the gate insulating film has a single monomolecular film structure, the monomolecular film is formed using the organic compound (I). The single monomolecular film is not particularly limited as long as it is formed from the organic compound (I) within the above range, but among the above, it is formed from the organic compound (I) in which the organic group B is a linear saturated aliphatic compound. It is preferable that At this time, A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above. Such a monomolecular film is bonded to the substrate through a chemical bond.
When the gate insulating film has a monomolecular cumulative film structure, the cumulative number of monomolecular films is not particularly limited, but is usually 2 to 20 layers, preferably 2 to 10.
For example, when the gate insulating film is a cumulative film of 2 to 20 layers, all the monomolecular films may be formed of the same organic compound (I).
The monomolecular film formed using the organic compound (I) in the gate insulating film in the transistor of the present invention is bonded to the film immediately below through a chemical bond. In particular, when all the monomolecular films of the monomolecular cumulative film are formed using the organic compound (I), all the monomolecular films are bonded to the film immediately below through a chemical bond.
As a manufacturing method of the gate insulating film, the monomolecular film made of the organic compound (I) may be formed by adopting the same method as the organic thin film forming method. The monomolecular film not containing the organic compound (I) may be formed by employing a method such as spin coating, casting, dip coating, or LB. Although the thickness of each monomolecular film constituting the gate insulating film depends on the molecular length and cannot be specified unconditionally, it is suitably 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

基板25、ゲート電極24、ゲート絶縁膜23、ソース電極21およびドレイン電極22は従来から有機トランジスタの分野で使用されている公知の材料が使用可能である。
詳しくは、基板は、例えば、Siウエハー、ガラス等からなっている。
ゲート絶縁膜は、例えば、酸化シリコン、チッ化シリコン、酸化アルミニウム等からなり、蒸着、CVD等の方法によって形成可能である。ゲート絶縁膜の膜厚は特に制限されないが、通常、50〜1000nmから選択される。
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極はそれぞれ独立して、例えば、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性金属酸化物、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル等の金属からなり、蒸着、CVD、スパッタ等の方法によって形成可能である。これらの電極の膜厚は特に制限されないが、通常、それぞれ独立して10〜100nmから選択される。
For the substrate 25, the gate electrode 24, the gate insulating film 23, the source electrode 21 and the drain electrode 22, well-known materials conventionally used in the field of organic transistors can be used.
Specifically, the substrate is made of, for example, a Si wafer or glass.
The gate insulating film is made of, for example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, or the like, and can be formed by a method such as vapor deposition or CVD. The thickness of the gate insulating film is not particularly limited, but is usually selected from 50 to 1000 nm.
The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are each independently, for example, conductive metal oxide such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), gold, silver, aluminum, chromium, nickel, etc. It is made of metal and can be formed by methods such as vapor deposition, CVD, and sputtering. The film thickness of these electrodes is not particularly limited, but is usually selected independently from 10 to 100 nm.

(有機光電変換素子)
有機光電変換素子は図7に示すように、透明電極31と対向電極32との間に有機層35を有してなり、本発明においては該有機層35が前記有機化合物(I)を用いて形成された有機薄膜である。
(Organic photoelectric conversion element)
As shown in FIG. 7, the organic photoelectric conversion element has an organic layer 35 between the transparent electrode 31 and the counter electrode 32. In the present invention, the organic layer 35 uses the organic compound (I). It is the formed organic thin film.

すなわち、有機層35は少なくとも光導電層33および34からなり、光導電層35は変換効率向上の観点から、図7に示すように、n型光導電層として機能する電子受容体層33およびp型光導電層として機能する電子供与体層34からなっていることが好ましい。
本発明の光電変換素子において有機層35を構成し得るn型光導電層33およびp型光導電層34はそれぞれ単一単分子膜または単分子累積膜のいずれの構造を有してもよく、有機層35は全体として単分子累積膜の構造を有する。本発明においては有機層を構成する少なくとも1の単分子膜、好ましくは全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている。
That is, the organic layer 35 is composed of at least the photoconductive layers 33 and 34. From the viewpoint of improving the conversion efficiency, the photoconductive layer 35 is composed of an electron acceptor layer 33 and p that function as an n-type photoconductive layer as shown in FIG. It is preferably composed of an electron donor layer 34 that functions as a type photoconductive layer.
The n-type photoconductive layer 33 and the p-type photoconductive layer 34 that can constitute the organic layer 35 in the photoelectric conversion element of the present invention may each have a structure of a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film, The organic layer 35 as a whole has a monomolecular cumulative film structure. In the present invention, at least one monomolecular film constituting the organic layer, preferably all monomolecular films are formed using the organic compound (I).

詳しくは、n型光導電層33は単一単分子膜の構造を有し、有機基Bがペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン誘導体、フッ素置換された単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にペリレン誘導体、フッ素置換されたオリゴチオフェン誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成されていることが好ましい。n型光導電層33が単分子累積膜の構造を有する場合は当該累積膜を構成する全ての単分子膜が、単一単分子膜の構造を有する場合の上記好ましい有機化合物(I)から形成されていることが好ましく、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。n型光導電層の厚みは特に制限されないが、4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。 Specifically, the n-type photoconductive layer 33 has a single monomolecular structure, and the organic group B is a perylene derivative, a perinone derivative, a naphthalene derivative, a fluorine-substituted monocyclic heterocyclic compound, or a condensed aromatic compound. Or a compound in which two or more of these compounds are bonded, particularly a perylene derivative, a group derived from a fluorine-substituted oligothiophene derivative (I) (A 1 to A 6 are not particularly limited, and are the same as above. It is preferable that it is formed from the above. When the n-type photoconductive layer 33 has a monomolecular cumulative film structure, all the monomolecular films constituting the cumulative film are formed from the preferred organic compound (I) in the case of having a single monomolecular film structure. It is preferable that all the monomolecular films may be formed from the same organic compound (I). The thickness of the n-type photoconductive layer is not particularly limited, but is suitably 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

p型光導電層34は単一単分子膜の構造を有し、有機基Bが、単環系芳香族化合物、単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にフェニレン系化合物誘導体、チオフェン系化合物誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成されていることが好ましい。p型光導電層34が単分子累積膜の構造を有する場合は当該累積膜を構成する全ての単分子膜が、単一単分子膜の構造を有する場合の上記好ましい有機化合物(I)から形成されていることが好ましく、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。p型光導電層の厚みは特に制限されないが、4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。 The p-type photoconductive layer 34 has a structure of a single monomolecular film, and the organic group B includes two or more monocyclic aromatic compounds, monocyclic heterocyclic compounds, condensed aromatic compounds, or compounds thereof. It is formed from organic compounds (I) (A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above) which is a group derived from a bonded compound, particularly a phenylene compound derivative or a thiophene compound derivative. It is preferable. When the p-type photoconductive layer 34 has a monomolecular cumulative film structure, all the monomolecular films constituting the cumulative film are formed from the preferred organic compound (I) in the case of having a single monomolecular film structure. It is preferable that all the monomolecular films may be formed from the same organic compound (I). The thickness of the p-type photoconductive layer is not particularly limited, but 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm is suitable.

本発明の光電変換素子における有機層35において有機化合物(I)を用いて形成された単分子膜は直下の膜または電極と化学結合を介して結合されている。特に、全ての層における全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている場合は、全ての単分子膜が直下の膜または電極と化学結合を介して結合されている。   The monomolecular film formed using the organic compound (I) in the organic layer 35 in the photoelectric conversion element of the present invention is bonded to the film or electrode directly below via a chemical bond. In particular, when all the monomolecular films in all the layers are formed using the organic compound (I), all the monomolecular films are bonded to the film or electrode directly below through a chemical bond.

光電変換素子の有機層において有機化合物(I)を含まない単分子膜はいかなる有機化合物からなっていてもよく、例えば、上記有機化合物(I)の説明で例示した有機基Bを誘導し得るπ電子共役性骨格含有分子からなっていてよい。   The monomolecular film not containing the organic compound (I) in the organic layer of the photoelectric conversion element may be composed of any organic compound, for example, π capable of inducing the organic group B exemplified in the description of the organic compound (I). It may consist of an electron conjugated skeleton-containing molecule.

光電変換素子の製造方法として、有機層35を構成する単分子膜のうち有機化合物(I)からなる単分子膜は前記有機薄膜の形成方法と同様の方法を採用して形成すればよい。有機化合物(I)を含まない単分子膜はスピンコート、キャスト、ディップコート、LB等の等の方法を採用して形成すればよい。   As a method for producing a photoelectric conversion element, a monomolecular film made of the organic compound (I) among monomolecular films constituting the organic layer 35 may be formed by employing a method similar to the method for forming the organic thin film. The monomolecular film not containing the organic compound (I) may be formed by employing a method such as spin coating, casting, dip coating, or LB.

透明電極31および対向電極32は従来から光電変換素子の分野で使用されている公知の材料が使用可能である。
透明電極は、例えば、ガラス、プラスチックにITOのような導電性金属酸化物を被覆したもの)が好ましい。
対向電極は、例えば、(白金、金、アルミニウム等の金属、ITO等の導電性の金属酸化物)が好ましい。
透明電極および対向電極の厚みは特に制限されないが、通常、それぞれ独立して50〜1000nmである。
For the transparent electrode 31 and the counter electrode 32, a known material conventionally used in the field of photoelectric conversion elements can be used.
The transparent electrode is preferably made of, for example, glass or plastic coated with a conductive metal oxide such as ITO.
The counter electrode is preferably, for example, (metal such as platinum, gold, or aluminum, or conductive metal oxide such as ITO).
Although the thickness of a transparent electrode and a counter electrode is not specifically limited, Usually, it is 50-1000 nm each independently.

(有機EL素子)
有機EL素子は図8に示すように、陽極41と陰極42との間に有機層48を有してなり、本発明においては該有機層48が前記有機化合物(I)を用いて形成された有機薄膜である。
(Organic EL device)
As shown in FIG. 8, the organic EL element has an organic layer 48 between an anode 41 and a cathode 42. In the present invention, the organic layer 48 is formed using the organic compound (I). Organic thin film.

すなわち、有機層48は少なくとも発光層43からなり、所望により該発光層43に隣接して形成される電子輸送層45および正孔輸送層44を有してもよい。また有機層48は発光効率向上の観点から、陽極41と正孔輸送層44との間に正孔注入層(図示せず)、陰極42と電子輸送層45との間に電子注入層(図示せず)を有してもよい。
本発明のEL素子において有機層48を構成し得る発光層43、電子輸送層45、正孔輸送層44、正孔注入層および電子注入層はそれぞれ単一単分子膜または単分子累積膜のいずれの構造を有してもよく、有機層48は全体として単分子累積膜の構造を有する。本発明においては有機層を構成する少なくとも1の単分子膜、好ましくは全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている。
That is, the organic layer 48 is composed of at least the light emitting layer 43 and may have an electron transport layer 45 and a hole transport layer 44 formed adjacent to the light emitting layer 43 as desired. Further, the organic layer 48 has a hole injection layer (not shown) between the anode 41 and the hole transport layer 44 and an electron injection layer (shown between the cathode 42 and the electron transport layer 45) from the viewpoint of improving the light emission efficiency. (Not shown).
In the EL device of the present invention, the light emitting layer 43, the electron transport layer 45, the hole transport layer 44, the hole injection layer, and the electron injection layer that can constitute the organic layer 48 are each a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film. The organic layer 48 as a whole has a monomolecular cumulative film structure. In the present invention, at least one monomolecular film constituting the organic layer, preferably all monomolecular films are formed using the organic compound (I).

詳しくは、発光層43は正孔輸送層44から注入された正孔、電子輸送層45から注入された電子が移動し、正孔と電子が再結合して発光する機能を有する層である。そのような発光層43は単一単分子膜の構造を有し、有機基Bが縮合系芳香族化合物、オリゴチオフェン誘導体、特に縮合系芳香族化合物に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成されていることが好ましい。発光層が単分子累積膜の構造を有する場合は当該累積膜を構成する全ての単分子膜が、単一単分子膜の構造を有する場合の上記好ましい有機化合物(I)から形成されていることが好ましく、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。発光層の厚みは特に制限されないが、4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。 Specifically, the light emitting layer 43 is a layer having a function of emitting light in which holes injected from the hole transport layer 44 and electrons injected from the electron transport layer 45 move and the holes and electrons recombine. Such a light-emitting layer 43 has a single monomolecular film structure, and the organic group B is a group derived from a condensed aromatic compound, an oligothiophene derivative, particularly a condensed aromatic compound (I) ( A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above. In the case where the light emitting layer has a monomolecular cumulative film structure, all the monomolecular films constituting the cumulative film are formed of the preferred organic compound (I) in the case of having a single monomolecular film structure. It is preferable that all the monomolecular films may be formed from the same organic compound (I). The thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but is suitably 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

正孔輸送層44および正孔注入層は陽極41から発光層43への正孔注入効率を高めるとともに、陽極41へ電子が抜け出ることを防ぐ機能を有する層である。そのような正孔輸送層44および正孔注入層はそれぞれ、単一単分子膜の構造を有し、有機基Bが単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にフェニレン系化合物誘導体、チオフェン系化合物誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成されていることが好ましい。正孔輸送層44および正孔注入層が単分子累積膜の構造を有する場合は当該累積膜を構成する全ての単分子膜が、単一単分子膜の構造を有する場合の上記好ましい有機化合物(I)から形成されていることが好ましく、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。正孔輸送層および正孔注入層の厚みは特に制限されないが、それぞれ独立して4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。 The hole transport layer 44 and the hole injection layer are layers having a function of increasing the efficiency of hole injection from the anode 41 to the light emitting layer 43 and preventing electrons from escaping to the anode 41. Each of the hole transport layer 44 and the hole injection layer has a single monomolecular film structure, and the organic group B is a monocyclic heterocyclic compound, a condensed aromatic compound, or two of these compounds. It is formed from organic compounds (I) (A 1 to A 6 are not particularly limited and may be the same as described above), which is a group derived from the above bonded compounds, particularly phenylene compound derivatives and thiophene compound derivatives. Preferably it is. In the case where the hole transport layer 44 and the hole injection layer have a monomolecular cumulative film structure, all the monomolecular films constituting the cumulative film have the structure of a single monomolecular film. Preferably, it is formed from I), and all monomolecular films may be formed from the same organic compound (I). The thicknesses of the hole transport layer and the hole injection layer are not particularly limited, but are independently 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

電子輸送層45および電子注入層は陰極42から発光層43への電子注入効率を高める機能を有する層である。そのような電子輸送層45および電子注入層はそれぞれ、単一単分子膜の構造を有し、有機基Bがペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン誘導体、フッ素置換された単環系複素環化合物、縮合系芳香族化合物またはそれらの化合物が2個以上結合した化合物、特にペリレン誘導体、フッ素置換されたオリゴチオフェン誘導体に由来の基である有機化合物(I)(A〜Aは特に制限されず、前記と同様であればよい)から形成されていることが好ましい。電子輸送層45および電子注入層が単分子累積膜の構造を有する場合は当該累積膜を構成する全ての単分子膜が、単一単分子膜の構造を有する場合の上記好ましい有機化合物(I)から形成されていることが好ましく、全ての単分子膜が同一の有機化合物(I)から形成されていてもよい。電子輸送層および電子注入層の厚みは特に制限されないが、それぞれ独立して4〜300nm、特に4〜100nmが適当である。 The electron transport layer 45 and the electron injection layer are layers having a function of increasing the efficiency of electron injection from the cathode 42 to the light emitting layer 43. Each of the electron transport layer 45 and the electron injection layer has a single monomolecular structure, and the organic group B is a perylene derivative, a perinone derivative, a naphthalene derivative, a fluorine-substituted monocyclic heterocyclic compound, a condensed Group aromatic compounds or compounds in which two or more of these compounds are bonded, particularly perylene derivatives, organic compounds (I) which are groups derived from fluorine-substituted oligothiophene derivatives (A 1 to A 6 are not particularly limited, It may be the same as described above. When the electron transport layer 45 and the electron injection layer have a monomolecular cumulative film structure, the preferable organic compound (I) when all the monomolecular films constituting the cumulative film have a single monomolecular film structure. Preferably, all monomolecular films may be formed from the same organic compound (I). The thicknesses of the electron transport layer and the electron injection layer are not particularly limited, but are independently 4 to 300 nm, particularly 4 to 100 nm.

本発明のEL素子における有機層48において有機化合物(I)を用いて形成された単分子膜は直下の膜または電極と化学結合を介して結合されている。特に、全ての層における全ての単分子膜が有機化合物(I)を用いて形成されている場合は、全ての単分子膜が直下の膜または電極と化学結合を介して結合されている。   The monomolecular film formed using the organic compound (I) in the organic layer 48 in the EL element of the present invention is bonded to the film or electrode directly below via a chemical bond. In particular, when all the monomolecular films in all the layers are formed using the organic compound (I), all the monomolecular films are bonded to the film or electrode directly below through a chemical bond.

EL素子の有機層において有機化合物(I)を含まない単分子膜はいかなる有機化合物からなっていてもよく、例えば、上記有機化合物(I)の説明で例示した有機基Bを誘導し得るπ電子共役性骨格含有分子からなっていてよい。   The monomolecular film not containing the organic compound (I) in the organic layer of the EL element may be composed of any organic compound, for example, π electrons capable of inducing the organic group B exemplified in the description of the organic compound (I). It may consist of a conjugated skeleton-containing molecule.

EL素子の製造方法として、有機層48を構成する単分子膜のうち有機化合物(I)からなる単分子膜は前記有機薄膜の形成方法と同様の方法を採用して形成すればよい。有機化合物(I)を含まない単分子膜はスピンコート、キャスト、ディップコート、LB等の等の方法を採用して形成すればよい。   As a method for manufacturing an EL element, a monomolecular film made of the organic compound (I) among monomolecular films constituting the organic layer 48 may be formed by employing a method similar to the method for forming the organic thin film. The monomolecular film not containing the organic compound (I) may be formed by employing a method such as spin coating, casting, dip coating, or LB.

陽極41には、正孔注入能が高い、仕事関数の比較的大きな金属や合金の電気伝導性化合物が用いられる。このような化合物の例として、金、ヨウ化銅、酸化スズ、ITOなどがある。このうち、可視光領域で透過率の高い物質が好ましく、特にITOが最も好ましい。
陰極42には仕事関数の比較的小さな金属や合金(例えば、4eV以下)が用いられる。このような化合物の例として、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびガリウム、インジウムなどの第III族金属が挙げられるが、安価で比較的化学的に安定なマグネシウムが最も広く用いられる。マグネシウムは酸化されやすいので、酸化防止剤を混合したものがさらに好ましい。
陽極および陰極の厚みは特に制限されないが、それぞれ独立して10nm〜5μmであることが好ましい。
For the anode 41, an electrically conductive compound of metal or alloy having a high hole injection capability and a relatively large work function is used. Examples of such compounds include gold, copper iodide, tin oxide, ITO and the like. Among these, a substance having a high transmittance in the visible light region is preferable, and ITO is most preferable.
For the cathode 42, a metal or an alloy (for example, 4 eV or less) having a relatively small work function is used. Examples of such compounds include alkali metals, alkaline earth metals and Group III metals such as gallium and indium, but magnesium that is inexpensive and relatively chemically stable is most widely used. Since magnesium is easily oxidized, a mixture with an antioxidant is more preferable.
The thicknesses of the anode and the cathode are not particularly limited, but are preferably independently 10 nm to 5 μm.

実験例1
<合成例1:前記一般式(a1)で表されるジシリル化クォーターチオフェン(以下、チオフェン(a1)という)の合成>

Figure 2007145984
Experimental example 1
<Synthesis Example 1: Synthesis of disilylated quarterthiophene (hereinafter referred to as thiophene (a1)) represented by the general formula (a1)>
Figure 2007145984

2,2’−ビチオフェン(492−97−7)をクロロ化させるために、酢酸中、NBS及びクロロホルムで処理し、クロロ化を行った(中間体1)。クロロ化したビチオフェン同士を、DMF溶媒中でトリス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(tris(triphenylphosphine)Nickel:(PPh)3Ni)を触媒として反応させることによって、クロロ化させた部分でビチオフェン同士を直接結合させて、クォーターチオフェンを合成した。 In order to chlorinate 2,2′-bithiophene (492-97-7), it was treated with NBS and chloroform in acetic acid to carry out chlorination (intermediate 1). By directly reacting chlorinated bithiophenes with tris (triphenylphosphine) nickel (tris (triphenylphosphine) nickel: (PPh 3 ) 3Ni) in a DMF solvent, the bithiophenes are directly bonded to each other at the chlorinated portion. Then, quarterthiophene was synthesized.

1リットルガラスフラスコに、乾燥窒素気流下で、1当量のクォーターチオフェン、1当量のトリエトキシブロモシラン、(ヘキサン/ジエチルエーテル)混合溶液300mlを仕込み、1当量のt−ブチルリチウムを−78℃にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後一度室温まで温めてから、−196℃に再度冷却した。反応溶液を蒸留して、トリエトキシシリル化したクォーターチオフェンの無色液体を留分として得た。
得られたトリエトキシシリル化したクォーターチオフェンをトルエン溶媒中に溶かし、0℃で1当量のt−ブチルリチウムを10時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行い、サスペンションを得た。サスペンションを1当量のテトラクロロシランを混合したトルエン溶液中に−78℃で10時間かけて滴下した。滴下終了後、冷却バスからフラスコをはずして、さらに6時間攪拌を行った。
沈殿物である塩化リチウムをろ過により除去した後、減圧ろ過により(a1)を得た。
A 1 liter glass flask is charged with 1 equivalent of quarterthiophene, 1 equivalent of triethoxybromosilane, (hexane / diethyl ether) mixed solution (300 ml) under a dry nitrogen stream, and 1 equivalent of t-butyllithium is brought to -78 ° C. After dropping from the dropping funnel over 12 hours, the mixture was warmed to room temperature once the dropping was completed, and then cooled again to -196 ° C. The reaction solution was distilled to obtain a triethoxysilylated quarterthiophene colorless liquid as a fraction.
The obtained triethoxysilylated quarterthiophene was dissolved in a toluene solvent, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a suspension. The suspension was dropped into a toluene solution mixed with 1 equivalent of tetrachlorosilane at −78 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the flask was removed from the cooling bath, and stirring was further performed for 6 hours.
After removing lithium chloride as a precipitate by filtration, (a1) was obtained by filtration under reduced pressure.

得られたチオフェン(a1)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
7.00ppm(m,8H,CS)
3.83ppm(m,6H,C
1.22ppm(m,9H,C
UV−Vis: 400nm(CS)
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(a1)の構造を有することを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained thiophene (a1) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
7.00 ppm (m, 8H, C 4 H 2 S)
3.83 ppm (m, 6H, C 2 H 5 )
1.22 ppm (m, 9H, C 2 H 5 )
UV-Vis: 400nm (C 4 H 2 S)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (a1).

<合成例2:前記一般式(a3)で表されるジシリル化ヘキシチオフェン(以下、チオフェン(a3)という)の合成>
合成例1で示した手法を用いて、ビチオフェンの2段階カップリングによりヘキシチオフェンの合成を行った。

Figure 2007145984
<Synthesis Example 2: Synthesis of disilylated hexythiophene (hereinafter referred to as thiophene (a3)) represented by the general formula (a3)>
Using the method shown in Synthesis Example 1, hexthiophene was synthesized by two-step coupling of bithiophene.
Figure 2007145984

1リットルガラスフラスコに、乾燥窒素気流下で、1当量のヘキシチオフェン、1当量のトリエトキシブロモシラン、(ヘキサン/ジエチルエーテル)混合溶液300mlを仕込み、1当量のt−ブチルリチウムを−80℃にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後一度室温まで温めてから、−180℃に再度冷却した。反応溶液を蒸留して、トリエトキシシリル化したヘキシチオフェンの無色液体を留分として得た。
得られたトリエトキシシリル化したヘキシチオフェンをトルエン溶媒中に溶かし、0℃で1当量のt−ブチルリチウムを10時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて20時間攪拌を行い、サスペンションを得た。サスペンションを1当量のテトラクロロシランを混合したトルエン溶液中に−80℃で10時間かけて滴下した。滴下終了後、冷却バスからフラスコをはずして、さらに6時間攪拌を行った。
沈殿物である塩化リチウムをろ過により除去した後、減圧ろ過により(a3)を得た。
A 1 liter glass flask was charged with 1 equivalent of hexythiophene, 1 equivalent of triethoxybromosilane, (hexane / diethyl ether) mixed solution (300 ml) under a dry nitrogen stream, and 1 equivalent of t-butyllithium at −80 ° C. Was added dropwise over 12 hours from the dropping funnel, and after the completion of dropping, the mixture was once warmed to room temperature and then cooled again to -180 ° C. The reaction solution was distilled to obtain a triethoxysilylated colorless liquid of hexthiophene as a fraction.
The obtained triethoxysilylated hexthiophene was dissolved in a toluene solvent, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. After completion of the dropping, stirring was performed at room temperature for 20 hours to obtain a suspension. The suspension was dropped into a toluene solution mixed with 1 equivalent of tetrachlorosilane at −80 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the flask was removed from the cooling bath, and stirring was further performed for 6 hours.
After removing lithium chloride as a precipitate by filtration, (a3) was obtained by vacuum filtration.

得られたチオフェン(a3)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
7.00ppm(m,12H,CS)
3.83ppm(m,6H,OC
1.22ppm(m,9H,OC
UV−Vis: 439nm(CS)
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(a3)の構造を有することを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained thiophene (a3) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
7.00 ppm (m, 12H, C 4 H 2 S)
3.83 ppm (m, 6H, OC 2 H 5 )
1.22 ppm (m, 9H, OC 2 H 5 )
UV-Vis: 439nm (C 4 H 2 S)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (a3).

<実施例1:チオフェン(a1)の単分子膜のみからなる単一膜、チオフェン(a3)の単分子膜のみからなる単一膜、及びチオフェン(a1)の単分子膜およびチオフェン(a3)の単分子膜からなる2層累積化膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(4)を実施することで、標記の単分子膜ならびに2層累積膜を形成した。
<Example 1: A single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a1), a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a3), and a monomolecular film of thiophene (a1) and thiophene (a3) Manufacture of bilayer cumulative film consisting of monomolecular film>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (4) were performed to form the title monomolecular film and the two-layer cumulative film.

工程(1);
まず、チオフェン(a1)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、チオフェン(a1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、チオフェン(a1)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、チオフェン(a1)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a1)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of thiophene (a1) is developed on the water surface at pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying the elimination of the chlorine atom in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film (a1) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the thiophene (a1) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of thiophene (a1). A thiophene (a1) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(3);
別に、チオフェン(a3)を用い、トリクロロシシリル基の加水分解反応としてpH=7、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、チオフェン(a3)の単分子膜を調製した。次にトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応として、pH=2、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a3)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (3);
Separately, a monomolecular film of thiophene (a3) was obtained by the same method as in the above step (1), except that thiophene (a3) was used and the hydrolysis reaction of trichlorosilyl group was carried out under conditions of pH = 7 and water temperature of 25 ° C. Was prepared. Next, thiophene (a3) in which a siloxane network is formed on the film surface by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis and condensation reaction of the triethoxysilyl group was performed under conditions of pH = 2 and water temperature of 25 ° C. ) Monomolecular film was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(4);
次に、チオフェン(a3)の0.2mMトルエン溶液をpH=5の水面上に展開し、LB法によって、上記プロセスで調製したチオフェン(a1)の単分子膜上に製膜し、累積膜を形成した。pH=5の条件下で行うことで、吸着反応はチオフェン(a1)のシロキサンネットワークに供されなかったシラノール基(水酸基)およびチオフェン(a3)のトリクロロシリル基の加水分解反応および縮合反応により進行する。さらに、トリエトキシシリル基の加水分解反応として、pH=2、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した累積膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (4);
Next, a 0.2 mM toluene solution of thiophene (a3) is spread on the water surface at pH = 5, and is deposited on the monomolecular film of thiophene (a1) prepared by the above process by the LB method. Formed. By carrying out under the condition of pH = 5, the adsorption reaction proceeds by hydrolysis reaction and condensation reaction of silanol group (hydroxyl group) and trichlorosilyl group of thiophene (a3) which were not provided to the siloxane network of thiophene (a1). . Furthermore, a cumulative film having a siloxane network formed on the film surface was formed by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the triethoxysilyl group was carried out under the conditions of pH = 2 and water temperature of 25 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

膜評価
[膜厚確認]
チオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さは0.39nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はクォーターチオフェンおよびヘキシチオフェンの分子長の和に相当する6nm程度であった。このことから、膜厚の均一な単分子2層膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using the monomolecular bilayer film of thiophene (a1) and (a3) as a sample, the surface morphology of the accumulated film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). The film was uniformly formed. Since the mean square roughness of the film is 0.39 nm, which is not significantly different from the value of 0.26 nm for only Si as the substrate, it can be said that the film has high uniformity. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 6 nm corresponding to the sum of the molecular lengths of quarterthiophene and hexythiophene. From this, it was found that a monomolecular bilayer film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、チオフェン(a1)の単分子膜のみからなる単一膜、チオフェン(a3)の単分子膜のみからなる単一膜及びチオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、チオフェン(a1)の単分子膜では400nm付近に、チオフェン(a3)の単分子膜では440nm付近に、チオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜では400及び440nm付近にそれぞれピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a1), a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a3), and thiophenes (a1) and (a3) The UV-visible absorption spectrum was measured using (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corp.) as a sample of the monomolecular bilayer film. As a result, the monomolecular film of thiophene (a1) has a peak at around 400 nm, the monomolecular film of thiophene (a3) has a peak at around 440 nm, and the monomolecular bilayer films of thiophene (a1) and (a3) have peaks at around 400 and 440 nm, respectively. Absorption with position was observed.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、チオフェン(a1)の単分子膜のみからなる単一膜、チオフェン(a3)の単分子膜のみからなる単一膜、及びチオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、チオフェン(a1)の単分子膜では0.40及び0.34nmの面間隔に相当する回折スポット、チオフェン(a3)の単分子膜では0.42及び0.36nmの面間隔に相当する回折スポット、チオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜では0.40及び0.34nm、0.42及び0.36nmの面間隔に相当する回折スポットがそれぞれ観測された。これより、それぞれの単一膜だけでなく単分子2層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a1), a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a3), and a monomolecular bilayer film of thiophene (a1) and (a3) are used. It was. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, the monomolecular film of thiophene (a1) corresponds to a diffraction spot corresponding to a plane spacing of 0.40 and 0.34 nm, and the monomolecular film of thiophene (a3) corresponds to a plane spacing of 0.42 and 0.36 nm. In the diffraction spot and the monomolecular bilayer film of thiophene (a1) and (a3), diffraction spots corresponding to the plane spacings of 0.40 and 0.34 nm, 0.42 and 0.36 nm were observed, respectively. From this, it was found that not only each single film but also a monomolecular bilayer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、チオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、チオフェン(a1)単分子膜、チオフェン(a3)単分子膜、及びチオフェン(a1)及びチオフェン(a3)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、それぞれ1290cm−1,1280cm−1,1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a1)単分子膜、チオフェン(a3)単分子膜、及びチオフェン(a1)及びチオフェン(a3)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. Note that before and after the pH treatment in the monomolecular bilayer film of thiophene (a1) and (a3) is before and after the last pH treatment.
First, as a result of performing an infrared absorption spectrum measurement of a thiophene (a1) monomolecular film, a thiophene (a3) monomolecular film, and a bilayer cumulative film composed of thiophene (a1) and thiophene (a3) before pH treatment, each 1290cm -1, 1280cm -1, absorption derived from stretching vibration of C-O was observed at 1290cm -1.
On the other hand, after pH treatment, infrared of a thiophene (a1) monomolecular film having a siloxane network formed on the film surface, a thiophene (a3) monomolecular film, and a two-layer cumulative film composed of thiophene (a1) and thiophene (a3) As a result of the absorption spectrum measurement, the absorption derived from the above-mentioned CO disappeared, and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a1)単分子膜、チオフェン(a3)単分子膜、及びチオフェン(a1)及びチオフェン(a3)からなる2層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ22°、23°、25°であった。   Static water of a thiophene (a1) monomolecular film, a thiophene (a3) monomolecular film, and a bilayer cumulative film composed of thiophene (a1) and thiophene (a3) having a siloxane network formed on the film surface after pH treatment When the contact angles were measured, they were 22 °, 23 °, and 25 °, respectively.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、上記のチオフェン(a1)の単分子膜のみからなる単一膜、チオフェン(a3)の単分子膜のみからなる単一膜、及びチオフェン(a1)および(a3)の単分子2層膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、単分子膜及び2層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, by the above crystallinity confirmation, a single film consisting only of the monomolecular film of thiophene (a1), a single film consisting only of the monomolecular film of thiophene (a3), and thiophenes (a1) and (a3) The interplanar spacing of each monomolecular bilayer film was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, in both the monomolecular film and the two-layered cumulative film, it was confirmed that absorption derived from C—O disappeared due to pH treatment, and absorption of OH occurred. It can be said that a functional siloxane network is formed.

<実施例2:チオフェン(a1)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜の製造>
工程(1);
まず、チオフェン(a1)の0.01mMトルエン溶液に、実施例1で示した方法で調整した親水性基板を室温で12時間浸漬させた。基板表面に存在する水酸基とトリクロロシリル基が反応し、チオフェン(a1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、チオフェン(a1)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、チオフェン(a1)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a1)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
<Example 2: Production of a monomolecular film of thiophene (a1) and a cumulative film of 2 to 5 layers>
Step (1);
First, the hydrophilic substrate prepared by the method shown in Example 1 was immersed in a 0.01 mM toluene solution of thiophene (a1) at room temperature for 12 hours. A monomolecular film of thiophene (a1) was prepared by the reaction between the hydroxyl group present on the substrate surface and the trichlorosilyl group. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the thiophene (a1) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of thiophene (a1). A thiophene (a1) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(3);
次に、チオフェン(a1)の0.01mMトルエン溶液に、上記工程(2)でチオフェン(a1)単分子膜を形成した基板を50℃で12時間浸漬させた。基板表面に存在する水酸基とトリクロロシリル基が反応し、最下層の単分子膜上に第2層目のチオフェン(a1)単分子膜を調製した。さらに、トリエトキシシリル基の加水分解反応として、pH=2、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (3);
Next, the substrate on which the thiophene (a1) monomolecular film was formed in the step (2) was immersed in a 0.01 mM toluene solution of thiophene (a1) at 50 ° C. for 12 hours. The hydroxyl group present on the substrate surface and the trichlorosilyl group reacted to prepare a second thiophene (a1) monomolecular film on the lowermost monomolecular film. Furthermore, a siloxane network was formed on the film surface by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the triethoxysilyl group was carried out under conditions of pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(4);
さらに、前記した第2番目の単分子膜形成のための工程(3)を、3度繰り返して行うことで、チオフェン(a1)の単分子膜が5層積層されてなる5層累積膜を調製した。
Step (4);
Further, by repeating the step (3) for forming the second monomolecular film described above three times, a five-layer cumulative film in which five monomolecular films of thiophene (a1) are laminated is prepared. did.

膜評価
[膜厚確認]
チオフェン(a1)の2層〜5層累積膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。
膜の2乗平均粗さは0.42nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚は2層膜で5nm、3層膜で7.5nm、4層膜で10nm、5層膜で12.5nmであり、それぞれクォーターチオフェンの分子長の累積数倍に相当した。このことから、膜厚の均一な単分子2層膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using a 2-5 layer cumulative film of thiophene (a1) as a sample, the surface morphology of the cumulative film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). It was formed uniformly.
Since the mean square roughness of the film is 0.42 nm, which is not significantly different from the value of 0.26 nm of only Si as the substrate, it can be said that the uniformity of the film is high. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was 5 nm for the two-layer film, 7.5 nm for the three-layer film, 10 nm for the four-layer film, and 12.5 nm for the five-layer film. It was equivalent to the cumulative number of lengths. From this, it was found that a monomolecular bilayer film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、チオフェン(a1)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、いずれの膜も350nm付近にピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, a single monomolecular film of thiophene (a1) and a 2 to 5 layer accumulated film were used as samples, and UV-visible absorption spectrum was obtained by (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). Measurements were made. As a result, absorption having a peak position near 350 nm was observed in all the films.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、チオフェン(a1)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、いずれの膜でも0.40及び0.34nmの面間隔に相当する回折スポットが観測された。これより、単一膜だけでなく2層〜5層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single monomolecular film of thiophene (a1) and a two- to five-layer cumulative film were used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.40 and 0.34 nm were observed in all films. From this, it was found that not only a single film but also a 2-5 layer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、チオフェン(a1)の2層〜5層累積膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、それぞれの膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、いずれも1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、それぞれの膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. Note that before and after the pH treatment in the two- to five-layer cumulative film of thiophene (a1) is before and after the last pH treatment.
First, as a result of measuring the infrared absorption spectrum of each film before pH treatment, absorption derived from stretching vibration of C—O was confirmed at 1290 cm −1 .
On the other hand, after the pH treatment, the infrared absorption spectrum of each film was measured. As a result, the absorption derived from the C—O disappeared and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a1)の単分子膜および2層〜5層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ22°、22°、23°、23°、25°であった。   When the static contact angles of pure water of the monomolecular film of thiophene (a1) having a siloxane network formed on the film surface after pH treatment and the accumulated film of two to five layers were measured, they were 22 °, 22 °, and 23 °, respectively. 23 ° and 25 °.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、チオフェン(a1)の単分子膜および2層〜5層累積膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、チオフェン(a1)の単分子膜および2層〜5層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, according to the above crystallinity confirmation, the interplanar spacing of the monomolecular film of thiophene (a1) and the two-layer to five-layer cumulative film was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, in both the monomolecular film of thiophene (a1) and the two-layer to five-layer cumulative film, it can be confirmed that absorption due to C—O disappeared by pH treatment and absorption of OH occurred. From this, it can be said that a hydrophilic siloxane network is formed on the film surface.

[電気特性確認]
面内電気AFM測定に基づいて、単一膜および2層〜5層累積膜の電気特性を評価した。図4は測定系の概略図である。基板として、金/クロムを数10nm蒸着させて作製したくし歯型形状の電極を有するマイカを用いて、電気特性を評価した。図中、10はSPM装置系のピエゾ素子、11はカンチレバー、12は単一膜または累積膜、13は金/クロム電極、14はマイカ基板、15は電流計測定手段である。
面内方向における電極界面からの電流特性は、累積数が増大するにしたがい良好な傾向を示し、単一膜では約10−4S・cm−1であったのに対し、5層累積膜では約40−3S・cm−1と大きな値を示した。これより、配向性の高い累積膜を調製することによって電気特性を向上させることができ、本発明の化合物を用いた単分子膜の累積化は有機デバイスの高性能化のための膜厚制御に有用な知見を与えることができる。
[Electrical characteristics confirmation]
Based on the in-plane electrical AFM measurement, the electrical characteristics of the single film and the 2-5 layers cumulative film were evaluated. FIG. 4 is a schematic diagram of the measurement system. Electrical characteristics were evaluated using a mica having a comb-shaped electrode produced by depositing several tens of nanometers of gold / chrome as a substrate. In the figure, 10 is an SPM device piezo element, 11 is a cantilever, 12 is a single or cumulative film, 13 is a gold / chrome electrode, 14 is a mica substrate, and 15 is an ammeter measuring means.
The current characteristics from the electrode interface in the in-plane direction showed a good tendency as the cumulative number increased, and was about 10 −4 S · cm −1 for the single film, whereas for the five-layer cumulative film A large value of about 40 −3 S · cm −1 was exhibited. From this, it is possible to improve the electrical characteristics by preparing a highly oriented cumulative film, and the accumulation of monomolecular films using the compounds of the present invention can be used to control the film thickness for higher performance of organic devices. Useful knowledge can be given.

実験例2;
<合成例3:前記一般式(b2)で表されるジシリル化ターフェニル(以下、ターフェニル(b2)という)の合成>
1リットルガラスフラスコに、乾燥窒素気流下で、1当量のターフェニル、1当量のトリエトキシブロモシラン、クロロホルム溶液300mlを仕込み、1当量のt−ブチルリチウムを−78℃にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後一度室温まで温めてから、−196℃に再度冷却した。反応溶液を蒸留して、トリエトキシシリル化したターフェニルの無色液体を留分として得た。
Experimental Example 2;
<Synthesis Example 3: Synthesis of disilylated terphenyl represented by general formula (b2) (hereinafter referred to as terphenyl (b2))>
A 1 liter glass flask was charged with 1 equivalent of terphenyl, 1 equivalent of triethoxybromosilane, and 300 ml of a chloroform solution under a dry nitrogen stream, and 1 equivalent of t-butyllithium was added from a dropping funnel at -78 ° C. for 12 hours. The mixture was added dropwise, and after the completion of the addition, the mixture was once warmed to room temperature and then cooled again to -196 ° C. The reaction solution was distilled to obtain a triethoxysilylated terphenyl colorless liquid as a fraction.

得られたトリエトキシシリル化したターフェニルをトルエン溶媒中に溶かし、0℃で一当量のt−ブチルリチウムを10時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行い、サスペンションを得た。サスペンションを1当量のテトラクロロシランを混合したトルエン溶液中に−78℃で10時間かけて滴下した。滴下終了後、冷却バスからフラスコをはずして、さらに6時間攪拌を行った。
沈殿物である塩化リチウムをろ過により除去した後、減圧ろ過によりターフェニル(b2)を得た。
The obtained triethoxysilylated terphenyl was dissolved in a toluene solvent, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a suspension. The suspension was dropped into a toluene solution mixed with 1 equivalent of tetrachlorosilane at −78 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the flask was removed from the cooling bath, and stirring was further performed for 6 hours.
After removing lithium chloride as a precipitate by filtration, terphenyl (b2) was obtained by vacuum filtration.

得られたターフェニル(b2)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
7.30〜7.54ppm(m,12H,C
1.49ppm(m,6H,C
0.90ppm(m,9H,C
UV−Vis: 261nm(Ph)
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(b2)の構造を有することを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained terphenyl (b2) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
7.30~7.54ppm (m, 12H, C 6 H 4)
1.49 ppm (m, 6H, C 2 H 5 )
0.90 ppm (m, 9H, C 2 H 5 )
UV-Vis: 261 nm (Ph)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (b2).

<合成例4:前記一般式(b8)で表されるジシリル化ターフェニル(以下、ターフェニル(b8)という)の合成>

Figure 2007145984
<Synthesis Example 4: Synthesis of disilylated terphenyl represented by general formula (b8) (hereinafter referred to as terphenyl (b8))>
Figure 2007145984

1リットルガラスフラスコに、乾燥窒素気流下で、1当量のターフェニル、1当量のトリ−t−ブトキシブロモシラン、クロロホルム混合溶液300mlを仕込み、1当量のt−ブチルリチウムを−78℃にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後一度室温まで温めてから、−190℃に再度冷却した。反応溶液を蒸留して、トリ−t−ブトキシシリル化したターフェニルの無色液体を留分として得た。   A 1-liter glass flask was charged with 1 equivalent of terphenyl, 1 equivalent of tri-t-butoxybromosilane, and 300 ml of chloroform mixed solution under a dry nitrogen stream, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at -78 ° C. The solution was dropped from the funnel over 12 hours, and after completion of the dropping, the mixture was once warmed to room temperature and then cooled again to -190 ° C. The reaction solution was distilled to obtain a tri-t-butoxysilylated terphenyl colorless liquid as a fraction.

得られたトリ−t−ブトキシシリル化したターフェニルをトルエン溶媒中に溶かし、0℃で一当量のt−ブチルリチウムを10時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行い、サスペンションを得た。サスペンションを1当量のテトラクロロシランを混合したトルエン溶液中に−80℃で10時間かけて滴下した。滴下終了後、冷却バスからフラスコをはずして、さらに6時間攪拌を行った。
沈殿物である塩化リチウムをろ過により除去した後、減圧ろ過によりターフェニル(b8)を得た。
The obtained tri-t-butoxysilylated terphenyl was dissolved in a toluene solvent, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a suspension. The suspension was dropped into a toluene solution mixed with 1 equivalent of tetrachlorosilane at −80 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the flask was removed from the cooling bath, and stirring was further performed for 6 hours.
After removing lithium chloride as a precipitate by filtration, terphenyl (b8) was obtained by filtration under reduced pressure.

得られたターフェニル(b8)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
7.30〜7.54ppm(m,12H,C
3.83ppm(m,6H,C
1.32ppm(m,6H,OC
1.22ppm(m,9H,C
UV−Vis: 259nm(Ph)
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(b8)の構造を有することを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained terphenyl (b8) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
7.30~7.54ppm (m, 12H, C 6 H 6)
3.83 ppm (m, 6H, C 2 H 5 )
1.32 ppm (m, 6H, OC 4 H 9 )
1.22 ppm (m, 9H, C 2 H 5 )
UV-Vis: 259 nm (Ph)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (b8).

<実施例3:ターフェニル(b2)の単分子膜のみからなる単一膜、ターフェニル(b8)の単分子膜のみからなる単一膜、及びターフェニル(b2)の単分子膜およびターフェニル(b8)の単分子膜からなる2層累積化膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(4)を実施することで、標記の単分子膜ならびに2層累積膜を形成した。
<Example 3: A single film consisting only of a monomolecular film of terphenyl (b2), a single film consisting only of a monomolecular film of terphenyl (b8), and a monomolecular film and terphenyl of terphenyl (b2) Production of Bilayer Accumulated Film Consisting of Monomolecular Film of (b8)>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (4) were performed to form the title monomolecular film and the two-layer cumulative film.

工程(1);
まず、ターフェニル(b2)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、ターフェニル(b2)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ターフェニルを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、ターフェニル(b2)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、ターフェニル(b2)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したターフェニル(b2)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ターフェニルを除去した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of terphenyl (b2) is developed on the water surface of pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying desorption of chlorine atoms in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film of terphenyl (b2) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted terphenyl.
Step (2) (pH treatment);
Next, the terphenyl (b2) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of terphenyl (b2). A terphenyl (b2) monomolecular film having a siloxane network formed on the surface was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted terphenyl.

工程(3);
別に、ターフェニル(b8)を用い、トリエトキシシリル基の加水分解反応としてpH=2、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、ターフェニル(b8)の単分子膜を調製した。次にトリブトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応として、pH=1、水温50℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成したターフェニル(b8)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ターフェニルを除去した。
Step (3);
Separately, terphenyl (b8) was used in the same manner as in the above step (1), except that terphenyl (b8) was used and the triethoxysilyl group hydrolysis reaction was carried out under conditions of pH = 2 and water temperature of 25 ° C. A molecular film was prepared. Next, terphenyl having a siloxane network formed on the film surface by the same method as in the above step (2), except that the hydrolysis and condensation reaction of the tributoxysilyl group was carried out under the conditions of pH = 1 and water temperature of 50 ° C. A monomolecular film of b8) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted terphenyl.

工程(4);
次に、ターフェニル(b8)の0.2mMトルエン溶液をpH=2の水面上に展開し、LB法によって、上記プロセスで調製したターフェニル(b2)の単分子膜上に製膜し、累積膜を形成した。pH=2の条件下で行うことで、吸着反応はターフェニル(b2)のシロキサンネットワークに供されなかったシラノール基(水酸基)およびターフェニル(b8)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応により進行する。さらに、トリブトキシシリル基の加水分解反応として、pH=1、水温50℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した累積膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ターフェニルを除去した。
Step (4);
Next, a 0.2 mM toluene solution of terphenyl (b8) is developed on the water surface at pH = 2, and is deposited on the monomolecular film of terphenyl (b2) prepared by the above process by the LB method. A film was formed. By carrying out the reaction under the condition of pH = 2, the adsorption reaction is a hydrolysis reaction and condensation reaction of silanol group (hydroxyl group) and triethoxysilyl group of terphenyl (b8) that have not been supplied to the siloxane network of terphenyl (b2). To proceed. Furthermore, a cumulative film having a siloxane network formed on the film surface was formed by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the tributoxysilyl group was performed under the conditions of pH = 1 and water temperature of 50 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted terphenyl.

膜評価
[膜厚確認]
ターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さは0.35nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はターフェニル2分子分の分子長に相当する2.8nm程度であった。このことから、膜厚の均一な単分子2層膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using the monomolecular bilayer film of terphenyl (b2) and (b8) as a sample, the surface morphology of the accumulated film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). The film was uniformly formed. Since the mean square roughness of the film is 0.35 nm, which is not significantly different from the value of 0.26 nm for only Si as the substrate, it can be said that the film has high uniformity. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 2.8 nm corresponding to the molecular length of two terphenyl molecules. From this, it was found that a monomolecular bilayer film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、ターフェニル(b2)の単分子膜のみからなる単一膜、ターフェニル(b8)の単分子膜のみからなる単一膜及びターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、ターフェニル(b2)の単分子膜では260nm付近に、ターフェニル(b8)の単分子膜では260nm付近に、ターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜では260nm付近にそれぞれピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate in detail the cumulative state of the film, a single film consisting only of a monomolecular film of terphenyl (b2), a single film consisting only of a monomolecular film of terphenyl (b8), and terphenyl (b2) and Using the monomolecular bilayer film of (b8) as a sample, UV-visible absorption spectrum measurement was performed using (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). As a result, the monomolecular film of terphenyl (b2) is around 260 nm, the monomolecular film of terphenyl (b8) is around 260 nm, and the monomolecular bilayer film of terphenyl (b2) and (b8) is around 260 nm. Absorption with a peak position was observed.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、ターフェニル(b2)の単分子膜のみからなる単一膜、ターフェニル(b8)の単分子膜のみからなる単一膜、及びターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、ターフェニル(b2)の単分子膜では0.41及び0.35nmの面間隔に相当する回折スポット、ターフェニル(b8)の単分子膜でも0.41及び0.35nmの面間隔に相当する回折スポット、ターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜では0.41及び0.35nmの面間隔に相当する回折スポットがそれぞれ観測された。これより、それぞれの単一膜だけでなく単分子2層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of terphenyl (b2), a single film consisting only of a monomolecular film of terphenyl (b8), and a monomolecular bilayer of terphenyl (b2) and (b8) A membrane was used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, a diffraction spot corresponding to a surface spacing of 0.41 and 0.35 nm is obtained for the monomolecular film of terphenyl (b2), and a surface spacing of 0.41 and 0.35 nm is also obtained for the monomolecular film of terphenyl (b8). In the corresponding diffraction spot and the monomolecular bilayer film of terphenyl (b2) and (b8), diffraction spots corresponding to a plane spacing of 0.41 and 0.35 nm were observed, respectively. From this, it was found that not only each single film but also a monomolecular bilayer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、ターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、ターフェニル(b2)単分子膜、ターフェニル(b8)単分子膜、及びターフェニル(b2)及びターフェニル(b8)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、それぞれ1285cm−1、1285cm−1、1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、膜表面にシロキサンネットワークを形成したターフェニル(b2)単分子膜、ターフェニル(b8)単分子膜、及びターフェニル(b2)及びターフェニル(b8)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. In addition, before and after the pH treatment in the monomolecular bilayer film of terphenyl (b2) and (b8) is before and after the last pH treatment.
First, before the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement of a terphenyl (b2) monomolecular film, a terphenyl (b8) monomolecular film, and a bilayer cumulative film composed of terphenyl (b2) and terphenyl (b8) was performed. results went, respectively 1285 -1, 1285 -1, absorption derived from stretching vibration of C-O was observed at 1290cm -1.
On the other hand, after the pH treatment, a terphenyl (b2) monomolecular film having a siloxane network formed on the film surface, a terphenyl (b8) monomolecular film, and a two-layer accumulation comprising terphenyl (b2) and terphenyl (b8) As a result of measuring the infrared absorption spectrum of the film, the absorption derived from C—O disappeared, and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したターフェニル(b2)単分子膜、ターフェニル(b8)単分子膜、及びターフェニル(b2)及びターフェニル(b8)からなる2層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ24°、26°、28°であった。   Pure terphenyl (b2) monomolecular film, terphenyl (b8) monomolecular film having a siloxane network formed on the film surface after pH treatment, and a bilayer cumulative film composed of terphenyl (b2) and terphenyl (b8) When the static contact angles of water were measured, they were 24 °, 26 °, and 28 °, respectively.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、上記のターフェニル(b2)の単分子膜のみからなる単一膜、ターフェニル(b8)の単分子膜のみからなる単一膜、及びターフェニル(b2)および(b8)の単分子2層膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、単分子膜及び2層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, by the above crystallinity confirmation, a single film consisting only of the monomolecular film of terphenyl (b2), a single film consisting only of the monomolecular film of terphenyl (b8), and terphenyl (b2) and The interplanar spacing of the monomolecular bilayer film of (b8) was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, in both the monomolecular film and the two-layered cumulative film, it was confirmed that absorption derived from C—O disappeared due to pH treatment, and absorption of OH occurred. It can be said that a functional siloxane network is formed.

<実施例4:有機薄膜トランジスタの作製及び電気特性の評価>
図9に示すタイプの有機薄膜トランジスタを作製した。
まずシリコン基板25上にクロム/金を蒸着し、ゲート電極24を作製した。次に、化学気相吸着法により酸化シリコン膜によるゲート絶縁膜23を堆積した。さらに、クロム/金をマスクをかけて蒸着し、ソース電極21及びドレイン電極22を作製した。
作製した電極付の基板に対して紫外光照射を行い、ゲート絶縁膜23表面に親水化処理を施した。得られた基板を用いたこと以外、実施例3と同様の方法により、ターフェニル(b5)および(b8)の単分子膜からなる2層累積化膜を調製し、図9に示すタイプの有機薄膜トランジスタを得た。
トランジスタの電気特性を評価するために、電界効果移動度およびオン/オフ比を測定した。種々の負のゲート電圧を印加しながらソース/ドレイン間の電圧を変化させて流れる電流量を(4155A;HP社製)計測した。その結果、電界効果移動度は約4x10−2cm−1−1であり、またオン/オフ比は5桁程度であることが判明した。以上の結果から、種類の異なるπ電子共役系有機化合物を用いた単分子累積膜は、膜の均一性、配向性、結晶性さらには電気特性の向上の効果が認められた。
<Example 4: Preparation of organic thin film transistor and evaluation of electrical characteristics>
An organic thin film transistor of the type shown in FIG. 9 was produced.
First, chromium / gold was vapor-deposited on the silicon substrate 25 to produce the gate electrode 24. Next, a gate insulating film 23 made of a silicon oxide film was deposited by chemical vapor deposition. Further, chromium / gold was vapor-deposited using a mask, and the source electrode 21 and the drain electrode 22 were produced.
The produced substrate with electrodes was irradiated with ultraviolet light, and the surface of the gate insulating film 23 was hydrophilized. A two-layer cumulative film composed of monomolecular films of terphenyl (b5) and (b8) was prepared in the same manner as in Example 3 except that the obtained substrate was used. A thin film transistor was obtained.
In order to evaluate the electrical characteristics of the transistor, field effect mobility and on / off ratio were measured. The amount of current flowing by changing the voltage between the source / drain while applying various negative gate voltages (4155A; manufactured by HP) was measured. As a result, it was found that the field effect mobility was about 4 × 10 −2 cm 2 V −1 s −1 and the on / off ratio was about 5 digits. From the above results, it was confirmed that the monomolecular cumulative film using different types of π-electron conjugated organic compounds has the effect of improving the uniformity, orientation, crystallinity, and electrical characteristics of the film.

<比較例1>
ターフェニル(b5)およびターフェニル(b8)の代わりにターフェニリルトリエトキシシランを用いたこと以外、実施例4と同様の方法でトランジスタを作製した。
得られたトランジスタの電気特性を実施例4と同様の方法で評価した。その結果、電界効果移動度は約1x10−2cm−1−1であり、またオン/オフ比は4桁程度であり、実施例4のトランジスタが電気特性に著しく優れていることが判った。
<Comparative Example 1>
A transistor was produced in the same manner as in Example 4 except that terphenylyltriethoxysilane was used in place of terphenyl (b5) and terphenyl (b8).
The electrical characteristics of the obtained transistor were evaluated in the same manner as in Example 4. As a result, the field effect mobility is about 1 × 10 −2 cm 2 V −1 s −1 , the on / off ratio is about 4 digits, and the transistor of Example 4 is remarkably excellent in electrical characteristics. understood.

実験例3
<合成例5:前記一般式(c1)で表されるジシリル化アントラセン(以下、アントラセン(c1)という)の合成>

Figure 2007145984
Experimental example 3
<Synthesis Example 5: Synthesis of disilylated anthracene represented by general formula (c1) (hereinafter referred to as anthracene (c1))>
Figure 2007145984

アントラセン(120−12−7)は東京化成より入手した。   Anthracene (120-12-7) was obtained from Tokyo Kasei.

シランカップリング反応
窒素雰囲気下、100mlナスフラスコに四塩化炭素50mLに溶解させた1当量のアントラセン及びNBSを加え、AIBN存在下で1.5時間反応させた。未反応物及びHBrをろ過により除去した後、カラムクロマトグラフを用いて、1箇所のみがブロモ化された貯留物を取り出し、カラムクロマトグラフにより精製することにより、表記の1−ブロモアントラセンを得た。
1当量の1−ブロモアントラセンを30mlのTHF溶液に溶解させて、1当量のn−BuLiを0℃にて10時間かけてゆっくり滴下した。混合溶液を4時間攪拌した後に、室温まで温めた。反応生成してできた深緑溶液を、室温にて1当量のテトラエトキシシランのTHF溶液に滴下し、15時間還流し混合させた。次いで、反応液を減圧ろ過して、未反応のテトラエトキシシラン、n−BuLiを除去した後、1−トリエトキシシリルアントラセンを得た。
1当量の1−トリエトキシシリルアントラセンを30mlのTHF溶液に溶解させて、1当量のn−BuLiを0℃にて10時間かけてゆっくり滴下した。混合溶液を4時間攪拌した後に、室温まで温めた。反応生成してできた深緑溶液を、室温にて1当量のテトラクロロシランのTHF溶液に滴下し、15時間還流し混合させた。次いで、反応液を減圧ろ過して、未反応のテトラエトキシシラン、n−BuLiを除去した後、カラムクロマトグラフにより精製することにより、アントラセン(c1)を得た。
Silane coupling reaction Under a nitrogen atmosphere, 1 equivalent of anthracene and NBS dissolved in 50 mL of carbon tetrachloride was added to a 100 ml eggplant flask and allowed to react for 1.5 hours in the presence of AIBN. After removing unreacted substances and HBr by filtration, the column 1-bromoanthracene was obtained by using a column chromatograph to take out a reservoir brominated at only one site and purifying the column chromatograph. .
1 equivalent of 1-bromoanthracene was dissolved in 30 ml of THF solution, and 1 equivalent of n-BuLi was slowly added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. The mixed solution was stirred for 4 hours and then warmed to room temperature. The dark green solution produced by the reaction was dropped into 1 equivalent of tetraethoxysilane in THF at room temperature and refluxed and mixed for 15 hours. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted tetraethoxysilane and n-BuLi, and then 1-triethoxysilylanthracene was obtained.
1 equivalent of 1-triethoxysilylanthracene was dissolved in 30 ml of THF solution, and 1 equivalent of n-BuLi was slowly added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. The mixed solution was stirred for 4 hours and then warmed to room temperature. The dark green solution produced by the reaction was dropped into 1 equivalent of a tetrachlorosilane solution in THF at room temperature, and the mixture was refluxed for 15 hours and mixed. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted tetraethoxysilane and n-BuLi, and then purified by column chromatography to obtain anthracene (c1).

得られたアントラセン(c1)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
8.30〜7.40ppm(m,8H,C14
3.83ppm(m,6H,OC
1.22ppm(m,9H,OC
UV−Vis: 375nm(C14
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(c1)の構造を有することを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained anthracene (c1) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
8.30~7.40ppm (m, 8H, C 14 H 8)
3.83 ppm (m, 6H, OC 2 H 5 )
1.22 ppm (m, 9H, OC 2 H 5 )
UV-Vis: 375 nm (C 14 H 8 )
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (c1).

<合成例6:一般式(f1)で表されるフッ化ターチオフェン(以下、フルオロターチオフェン(f1)という)の合成>

Figure 2007145984
<Synthesis Example 6: Synthesis of fluorinated terthiophene represented by general formula (f1) (hereinafter referred to as fluoroterthiophene (f1))>
Figure 2007145984

全ての反応は窒素雰囲気下で行った。1当量のチオフェンを触媒として亜鉛を混合した酢酸溶液中で、臭素と還流させながら混合させることで、2,3,4,5−テトラブロモチオフェンを調製した。次に、マグネシウムとトリメトキシクロロシランを(2,3,4,5−テトラブロモチオフェン:マグネシウム:トリメトキシクロロシラン=1:2.5:2.5)のモル比となる量のTHF溶液中に混合し、4日間超音波洗浄をかけた。得られた2,5−ジトリメトキシシリル−3,4−ジブロモチオフェンをフェニルスルフォニルフッ化窒素((PhSONF)、n−ブチルリチウムのTHF溶液中に混合させて、−78℃にて反応させ、ジブロモをジフルオロ化した。反応後の生成物を、80℃の酢酸中、NBSで処理し、トリメトキシシリル基のブロモ化を行った(中間体1)。また、2,5−ジトリメトキシシリル−3,4−ジフルオロチオフェンを−78℃にて、n−ブチルリチウム、(PhSONF、トリブチル塩化スズ(BuSnCl)で処理して2位のトリメトキシシリル基のフルオロ化反応を行い、2,3,4−トリフルオロ−5−トリメトキシシリル−チオフェン(中間体2)を得た。中間体1および2をPdCl(PPhおよびDMFからなる混合液中、80℃で反応させて、2−トリメトキシシリル−3,4,7,8,9−ペンタフルオロ−ビチオフェンを得た。得られた生成物と中間体1を前記と同様の反応機構で反応させることで、両末端がトリメトキシシリル基となるターチオフェンを合成した。このターチオフェンを、THF溶液中に混合させて、ドライアイス/アセトンバスで−78℃まで冷却した後、トリフルオロアセテート銀を2当量滴下して、溶解させるために5分間攪拌を行った。次に、2当量のヨウ素を溶解させたTHF溶液を滴下してから、8時間、−78℃で攪拌し、室温まで温めて、2−トリメトキシシリル−3,4,7,8,11,12−セクシフルオロ−13−ヨード−ターチオフェンを得た。得られた生成物1当量を30mlのTHF溶液に溶解させて、1当量のn−BuLiを0℃にて10時間かけてゆっくり滴下した。混合溶液を4時間攪拌した後に、室温まで温めた。反応生成してできた溶液を、室温にて1当量のテトラクロロシランのTHF溶液に滴下し、15時間還流し混合させた。次いで、反応液を減圧ろ過して、未反応の2−トリメトキシシリル−3,4,7,8,11,12−セクシフルオロ−13−ヨード−ターチオフェン、n−BuLiを除去した後、カラムクロマトグラフにより精製することにより、フルオロターチオフェン(f1)を得た。 All reactions were performed under a nitrogen atmosphere. 2,3,4,5-tetrabromothiophene was prepared by mixing with bromine in an acetic acid solution mixed with zinc using 1 equivalent of thiophene as a catalyst while refluxing. Next, magnesium and trimethoxychlorosilane are mixed in a THF solution in an amount that gives a molar ratio of (2,3,4,5-tetrabromothiophene: magnesium: trimethoxychlorosilane = 1: 2.5: 2.5). And subjected to ultrasonic cleaning for 4 days. The obtained 2,5-ditrimethoxysilyl-3,4-dibromothiophene was mixed in phenylsulfonyl nitrogen fluoride ((PhSO 2 ) 2 NF) and n-butyllithium in THF solution at −78 ° C. Reacted to difluorinate dibromo. The product after the reaction was treated with NBS in acetic acid at 80 ° C. to perform bromination of the trimethoxysilyl group (intermediate 1). In addition, 2,5-ditrimethoxysilyl-3,4-difluorothiophene was treated with n-butyllithium, (PhSO 2 ) 2 NF, tributyltin chloride (Bu 3 SnCl) at −78 ° C. Fluorination reaction of the trimethoxysilyl group was performed to obtain 2,3,4-trifluoro-5-trimethoxysilyl-thiophene (intermediate 2). Intermediates 1 and 2 are reacted at 80 ° C. in a mixture consisting of PdCl 2 (PPh 3 ) 2 and DMF to obtain 2-trimethoxysilyl-3,4,7,8,9-pentafluoro-bithiophene. It was. The resulting product and intermediate 1 were reacted by the same reaction mechanism as described above, thereby synthesizing terthiophene in which both ends were trimethoxysilyl groups. This terthiophene was mixed in a THF solution and cooled to −78 ° C. with a dry ice / acetone bath, and then 2 equivalents of silver trifluoroacetate was added dropwise and stirred for 5 minutes to dissolve. Next, a THF solution in which 2 equivalents of iodine were dissolved was dropped, and the mixture was stirred for 8 hours at −78 ° C., warmed to room temperature, and 2-trimethoxysilyl-3,4,7,8,11, 12-Sexiffluoro-13-iodo-terthiophene was obtained. 1 equivalent of the obtained product was dissolved in 30 ml of THF solution, and 1 equivalent of n-BuLi was slowly added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. The mixed solution was stirred for 4 hours and then warmed to room temperature. The resulting solution was dropped into 1 equivalent of tetrachlorosilane in THF at room temperature, and the mixture was refluxed for 15 hours and mixed. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted 2-trimethoxysilyl-3,4,7,8,11,12-seciffluoro-13-iodo-terthiophene and n-BuLi, and then the column By purifying by chromatography, fluoroterthiophene (f1) was obtained.

得られたフルオロターチオフェン(f1)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
1.49ppm(m,9H,CH
UV−Vis: 365nm(CS)
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(f1)の構造を有することを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained fluoroterthiophene (f1) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
1.49 ppm (m, 9H, CH 3 )
UV-Vis: 365nm (C 4 H 2 S)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (f1).

<実施例5:アントラセン(c1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜、及びアントラセン(c1)の単分子膜およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子膜からなる2層累積化膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(4)を実施することで、標記の単分子膜ならびに2層累積膜を形成した。
<Example 5: A single film consisting only of a monomolecular film of anthracene (c1), a single film consisting only of a monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and a monomolecular film and fluoroterthiophene of anthracene (c1) Production of 2-layer cumulative film consisting of monomolecular film of (f1)>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (4) were performed to form the title monomolecular film and the two-layer cumulative film.

工程(1);
まず、アントラセン(c1)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、アントラセン(c1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、アントラセン(c1)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、アントラセン(c1)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したアントラセン(c1)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of anthracene (c1) is developed on the water surface at pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying the elimination of the chlorine atom in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film of (c1) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the anthracene (c1) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of anthracene (c1). An anthracene (c1) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(3);
別に、フルオロターチオフェン(f1)を用い、トリクロロシシリル基の加水分解反応としてpH=7、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜を調製した。次にトリメトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応として、pH=3、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成したフルオロターチオフェン(f1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (3);
Separately, fluoroterthiophene (f1) was used in the same manner as in the above step (1) except that the hydrolysis reaction of trichlorosilyl group was pH = 7 and the water temperature was 25 ° C. A monomolecular film was prepared. Next, fluoroterthiophene having a siloxane network formed on the film surface by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis and condensation reaction of the trimethoxysilyl group was carried out under the conditions of pH = 3 and water temperature of 25 ° C. A monomolecular film of (f1) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(4);
次に、フルオロターチオフェン(f1)の0.2mMトルエン溶液をpH=4の水面上に展開し、LB法によって、上記プロセスで調製したアントラセン(c1)の単分子膜上に製膜し、累積膜を形成した。pH=4の条件下で行うことで、吸着反応はアントラセン(c1)のシロキサンネットワークに供されなかったシラノール基(水酸基)およびフルオロターチオフェン(f1)のトリクロロシリル基の加水分解反応および縮合反応により進行する。さらに、トリメトキシシリル基の加水分解反応として、pH=3、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した累積膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (4);
Next, a 0.2 mM toluene solution of fluoroterthiophene (f1) is developed on the water surface at pH = 4, and is deposited on the monomolecular film of anthracene (c1) prepared by the above process by the LB method. A film was formed. By carrying out under the condition of pH = 4, the adsorption reaction is carried out by hydrolysis reaction and condensation reaction of silanol group (hydroxyl group) and trichlorosilyl group of fluoroterthiophene (f1) which have not been supplied to the siloxane network of anthracene (c1). proceed. Furthermore, a cumulative film having a siloxane network formed on the film surface was formed by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the trimethoxysilyl group was carried out under conditions of pH = 3 and water temperature of 25 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

膜評価
[膜厚確認]
アントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さは0.36nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はアントラセンおよびターチオフェンの分子長の和に相当する3.2nm程度であった。このことから、膜厚の均一な単分子2層膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using a monomolecular bilayer film of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) as a sample, the surface morphology of the accumulated film was observed with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.) at a size of 50 μm. The film was uniformly formed with a size of 50 μm. Since the root mean square roughness of the film is 0.36 nm, which is not significantly different from the value of 0.26 nm for only Si as the substrate, it can be said that the uniformity of the film is high. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 3.2 nm corresponding to the sum of the molecular lengths of anthracene and terthiophene. From this, it was found that a monomolecular bilayer film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、アントラセン(c1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜及びアントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、アントラセン(c1)の単分子膜では365nm付近に、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜では375nm付近に、アントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜では365及び375nm付近にそれぞれピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, a single film consisting only of a monomolecular film of anthracene (c1), a single film consisting only of a monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and anthracene (c1) and fluoro Using a monomolecular bilayer film of terthiophene (f1) as a sample, UV-visible absorption spectrum measurement was performed using (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). As a result, the monomolecular film of anthracene (c1) is around 365 nm, the monomolecular film of fluoroterthiophene (f1) is around 375 nm, the monomolecular bilayer film of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) is 365 and Absorption having a peak position in the vicinity of 375 nm was observed.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、アントラセン(c1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜、及びアントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、アントラセン(c1)の単分子膜では0.42及び0.32nmの面間隔に相当する回折スポット、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜では0.45及び0.37nmの面間隔に相当する回折スポット、アントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜では0.42及び0.32nm、0.45及び0.37nmの面間隔に相当する回折スポットがそれぞれ観測された。これより、それぞれの単一膜だけでなく単分子2層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of anthracene (c1), a single film consisting only of a monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and a single molecule of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) A two-layer film was used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, the diffraction spots corresponding to the interplanar spacing of 0.42 and 0.32 nm are obtained for the monomolecular film of anthracene (c1), and the interplanar spacing of 0.45 and 0.37 nm for the monomolecular film of fluoroterthiophene (f1). Corresponding diffraction spots, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.42 and 0.32 nm, 0.45 and 0.37 nm were observed in the monolayer bilayer films of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1), respectively. It was. From this, it was found that not only each single film but also a monomolecular bilayer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、アントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、アントラセン(c1)単分子膜、フルオロターチオフェン(f1)単分子膜、及びアントラセン(c1)及びフルオロターチオフェン(f1)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、それぞれ1288cm−1、1280cm−1、1285cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、膜表面にシロキサンネットワークを形成したアントラセン(c1)単分子膜、フルオロターチオフェン(f1)単分子膜、及びアントラセン(c1)及びフルオロターチオフェン(f1)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. Note that before and after the pH treatment in the monomolecular bilayer film of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) is before and after the last pH treatment.
First, before the pH treatment, an infrared absorption spectrum measurement of an anthracene (c1) monomolecular film, a fluoroterthiophene (f1) monomolecular film, and a bilayer cumulative film composed of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) is performed. results went, respectively 1288cm -1, 1280cm -1, absorption derived from stretching vibration of C-O was observed at 1285 -1.
On the other hand, after pH treatment, an anthracene (c1) monomolecular film in which a siloxane network is formed on the film surface, a fluoroterthiophene (f1) monomolecular film, and a two-layer accumulation composed of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) As a result of measuring the infrared absorption spectrum of the film, the absorption derived from the C—O disappeared and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したアントラセン(c1)単分子膜、フルオロターチオフェン(f1)単分子膜、及びアントラセン(c1)及びフルオロターチオフェン(f1)からなる2層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ21°、23°、22°であった。   Pure anthracene (c1) monomolecular film, fluoroterthiophene (f1) monomolecular film, and bilayer cumulative film composed of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) having a siloxane network formed on the film surface after pH treatment When the static contact angles of water were measured, they were 21 °, 23 °, and 22 °, respectively.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、上記のアントラセン(c1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜、及びアントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、単分子膜及び2層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, by the above crystallinity confirmation, a single film consisting only of the monomolecular film of the anthracene (c1), a single film consisting only of the monomolecular film of the fluoroterthiophene (f1), and anthracene (c1) and fluoro The interplanar spacing of the monomolecular bilayer film of terthiophene (f1) was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, in both the monomolecular film and the two-layered cumulative film, it was confirmed that absorption derived from C—O disappeared due to pH treatment, and absorption of OH occurred. It can be said that a functional siloxane network is formed.

<実施例6:有機光電変換素子の作製及び電気特性の評価>
ITO基板を陽極として用いて、基板表面を紫外光照射によって親水化処理したものに、実施例5で示したアントラセン(c1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子の累積膜をITO基板にp型のアントラセン(c1)、その膜上にn−型のフルオロターチオフェン(f1)膜が吸着するようにLB法により調製した。このITOガラス/(c1)/(f1)膜の上に金を10−3の真空度で40nmの厚さ蒸着し、有効面積20x10mmの光電変換素子セルを得た。得られた光電変換素子セルのITO電極側から500Wのキセノンランプの光を照射して、開放電圧Vo、短絡電流Io、フィルファクタFFおよび光電変換効率μを測定した。結果、それぞれの値は80mV、44μA/cm、0.45及び4.3%であった。
<Example 6: Preparation of organic photoelectric conversion element and evaluation of electrical characteristics>
Using an ITO substrate as an anode and hydrophilizing the surface of the substrate by ultraviolet light irradiation, the monolayer cumulative film of anthracene (c1) and fluoroterthiophene (f1) shown in Example 5 is applied to the ITO substrate. Type anthracene (c1) and an n-type fluoroterthiophene (f1) film were adsorbed on the film by the LB method. On this ITO glass / (c1) / (f1) film, gold was deposited to a thickness of 40 nm at a vacuum degree of 10 −3 to obtain a photoelectric conversion element cell having an effective area of 20 × 10 mm 2 . The photoelectric conversion element cell was irradiated with light of a 500 W xenon lamp from the ITO electrode side, and the open circuit voltage Vo, the short circuit current Io, the fill factor FF, and the photoelectric conversion efficiency μ were measured. As a result, the respective values were 80 mV, 44 μA / cm 2 , 0.45, and 4.3%.

<比較例2>
アントラセン(c1)の代わりに末端シリル基を有していないアントラセンを、フルオロターチオフェン(f1)の代わりに末端シリル基を有していないフルオロターチオフェンを用いたこと以外、実施例6と同様の方法で光電変換素子を作製した。
得られた光電変換素子の電気特性を実施例6と同様の方法で評価した。その結果、Voc、Io、FF及びμの値はそれぞれ、45mV、13μA/cm、0.13および1.1%であり、実施例6の光電変換素子が電気特定に著しく優れていることが判った。
<Comparative example 2>
The same as Example 6 except that anthracene having no terminal silyl group was used instead of anthracene (c1), and fluoroterthiophene having no terminal silyl group was used instead of fluoroterthiophene (f1). The photoelectric conversion element was produced by the method.
The electrical characteristics of the obtained photoelectric conversion element were evaluated in the same manner as in Example 6. As a result, the values of Voc, Io, FF and μ are 45 mV, 13 μA / cm 2 , 0.13 and 1.1%, respectively, and the photoelectric conversion element of Example 6 is remarkably excellent in electrical specification. understood.

実験例4
<合成例7:前記一般式(d1)で表されるジシリル化アルカン(以下、アルカン(d1)という)の合成>

Figure 2007145984
Experimental Example 4
<Synthesis Example 7: Synthesis of disilylated alkane represented by general formula (d1) (hereinafter referred to as alkane (d1))>
Figure 2007145984

オクタデシルトリエトキシシラン(OTES、CAS No.7399−00−0)を東京化成より購入した。購入したOTESを用いてアルカン(d1)を合成した。
OTESをトルエン溶媒中に溶かし、0℃で1当量のt−ブチルリチウムを10時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行い、サスペンションを得た。サスペンションを1当量のテトラクロロシランを混合したトルエン溶液中に−78℃で10時間かけて滴下した。滴下終了後、冷却バスからフラスコをはずして、更に6時間攪拌を行った。
沈殿物である塩化リチウムをろ過により除去した後、減圧ろ過によりアルカン(d1)を得た。
Octadecyltriethoxysilane (OTES, CAS No. 7399-00-0) was purchased from Tokyo Chemical Industry. Alkane (d1) was synthesized using the purchased OTES.
OTES was dissolved in a toluene solvent, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a suspension. The suspension was dropped into a toluene solution mixed with 1 equivalent of tetrachlorosilane at −78 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the flask was removed from the cooling bath, and stirring was further performed for 6 hours.
After removing lithium chloride as a precipitate by filtration, alkane (d1) was obtained by filtration under reduced pressure.

得られたアルカン(d1)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
3.83ppm(m,6H,C
1.3ppm(m,4H,C1836
1.29ppm(m,30H,C1836
1.22ppm(m,9H,C
0.58ppm(m,2H,C1836
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(d1)の構造を有することを確認した。
同様の方法を用いて炭素数19〜36の長鎖アルカンのジシリル化が行えることを確認した。
The result of the instrumental analysis of the obtained alkane (d1) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
3.83 ppm (m, 6H, C 2 H 5 )
1.3 ppm (m, 4H, C 18 H 36 )
1.29 ppm (m, 30 H, C 18 H 36 )
1.22 ppm (m, 9H, C 2 H 5 )
0.58 ppm (m, 2H, C 18 H 36 )
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (d1).
It was confirmed that disilylation of a 19-36 long-chain alkane can be performed using the same method.

<実施例7:アルカン(d1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜、及びアルカン(d1)の単分子膜およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子膜からなる2層累積化膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(4)を実施することで、標記の単分子膜ならびに2層累積膜を形成した。
<Example 7: A single film consisting only of a monomolecular film of alkane (d1), a single film consisting only of a monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and a monomolecular film and fluoroterthiophene of alkane (d1) Production of 2-layer cumulative film consisting of monomolecular film of (f1)>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (4) were performed to form the title monomolecular film and the two-layer cumulative film.

工程(1);
まず、アルカン(d1)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、アルカン(d1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、アルカン(d1)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、アルカン(d1)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したアルカン(d1)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of alkane (d1) is developed on the water surface at pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying the desorption of chlorine atoms in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film of (d1) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the alkane (d1) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of the alkane (d1), and on the film surface. An alkane (d1) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(3);
別に、フルオロターチオフェン(f1)を用い、トリクロロシシリル基の加水分解反応としてpH=7、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜を調製した。次にトリメトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応として、pH=3、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成したフルオロターチオフェン(f1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (3);
Separately, fluoroterthiophene (f1) was used in the same manner as in the above step (1) except that the hydrolysis reaction of trichlorosilyl group was pH = 7 and the water temperature was 25 ° C. A monomolecular film was prepared. Next, fluoroterthiophene having a siloxane network formed on the film surface by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis and condensation reaction of the trimethoxysilyl group was carried out under the conditions of pH = 3 and water temperature of 25 ° C. A monomolecular film of (f1) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(4);
次に、フルオロターチオフェン(f1)の0.2mMトルエン溶液をpH=4の水面上に展開し、LB法によって、上記プロセスで調製したアルカン(d1)の単分子膜上に製膜し、累積膜を形成した。pH=4の条件下で行うことで、吸着反応はアルカン(d1)のシロキサンネットワークに供されなかったシラノール基(水酸基)およびフルオロターチオフェン(f1)のトリクロロシリル基の加水分解反応および縮合反応により進行する。さらに、トリメトキシシリル基の加水分解反応として、pH=3、水温25℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した累積膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (4);
Next, a 0.2 mM toluene solution of fluoroterthiophene (f1) is developed on the water surface at pH = 4, and deposited on the monomolecular film of alkane (d1) prepared by the above process by the LB method. A film was formed. By carrying out under the condition of pH = 4, the adsorption reaction is carried out by hydrolysis reaction and condensation reaction of silanol group (hydroxyl group) and trichlorosilyl group of fluoroterthiophene (f1) that have not been supplied to the siloxane network of alkane (d1). proceed. Furthermore, a cumulative film having a siloxane network formed on the film surface was formed by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the trimethoxysilyl group was carried out under conditions of pH = 3 and water temperature of 25 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

膜評価
[膜厚確認]
アルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さは0.40nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はアルカンおよびターチオフェンの分子長の和に相当する3.6nm程度であった。このことから、膜厚の均一な単分子2層膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using a monomolecular bilayer film of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1) as a sample, the surface morphology of the accumulated film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). The film was uniformly formed with a size of 50 μm. Since the mean square roughness of the film is 0.40 nm, which is not significantly different from the value of 0.26 nm for only Si as the substrate, it can be said that the film has high uniformity. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 3.6 nm corresponding to the sum of the molecular lengths of alkane and terthiophene. From this, it was found that a monomolecular bilayer film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、アルカン(d1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜及びアルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、アルカン(d1)の単分子膜では吸収は観測されず、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜では375nm付近に、アルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜では375nm付近にそれぞれピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, a single film consisting only of a monomolecular film of alkane (d1), a single film consisting only of a monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and alkane (d1) and fluoro Using a monomolecular bilayer film of terthiophene (f1) as a sample, UV-visible absorption spectrum measurement was performed using (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). As a result, no absorption was observed in the monomolecular film of alkane (d1), in the vicinity of 375 nm in the monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and in the monomolecular bilayer film of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1). Absorption having a peak position in the vicinity of 375 nm was observed.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、アルカン(d1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜、及びアルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、アルカン(d1)の単分子膜では0.42及び0.35nmの面間隔に相当する回折スポット、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜では0.45及び0.37nmの面間隔に相当する回折スポット、アルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜では0.42及び0.35nm、0.45及び0.37nmの面間隔に相当する回折スポットがそれぞれ観測された。これより、それぞれの単一膜だけでなく単分子2層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of alkane (d1), a single film consisting only of a monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), and a single molecule of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1) A two-layer film was used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, in the monomolecular film of alkane (d1), diffraction spots corresponding to 0.42 and 0.35 nm interplanar spacing were obtained, and in the monomolecular film of fluoroterthiophene (f1), 0.45 and 0.37 nm interplanar spacing were obtained. Corresponding diffraction spots, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.42 and 0.35 nm, 0.45 and 0.37 nm were observed in the monomolecular bilayer film of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1), respectively. It was. From this, it was found that not only each single film but also a monomolecular bilayer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、アルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、アルカン(d1)単分子膜、フルオロターチオフェン(f1)単分子膜、及びアルカン(d1)及びフルオロターチオフェン(f1)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、それぞれ1295cm−1、1290cm−1、1285cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、膜表面にシロキサンネットワークを形成したアルカン(d1)単分子膜、フルオロターチオフェン(f1)単分子膜、及びアルカン(d1)及びフルオロターチオフェン(f1)からなる2層累積膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. Note that before and after the pH treatment in the monomolecular bilayer film of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1) is before and after the final pH treatment.
First, before the pH treatment, an infrared absorption spectrum measurement of an alkane (d1) monomolecular film, a fluoroterthiophene (f1) monomolecular film, and a two-layer cumulative film composed of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1) is performed. results went, respectively 1295cm -1, 1290cm -1, absorption derived from stretching vibration of C-O was observed at 1285 -1.
On the other hand, after pH treatment, a two-layer accumulation consisting of an alkane (d1) monomolecular film having a siloxane network formed on the film surface, a fluoroterthiophene (f1) monomolecular film, and alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1) As a result of measuring the infrared absorption spectrum of the film, the absorption derived from the C—O disappeared and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したアルカン(d1)単分子膜、フルオロターチオフェン(f1)単分子膜、及びアルカン(d1)及びフルオロターチオフェン(f1)からなる2層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ24°、24°、26°であった。   Pure alkane (d1) monomolecular film, fluoroterthiophene (f1) monomolecular film, and bilayer cumulative film composed of alkane (d1) and fluoroterthiophene (f1) having a siloxane network formed on the film surface after pH treatment When the static contact angles of water were measured, they were 24 °, 24 °, and 26 °, respectively.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、上記のアルカン(d1)の単分子膜のみからなる単一膜、フルオロターチオフェン(f1)の単分子膜のみからなる単一膜、及びアルカン(d1)およびフルオロターチオフェン(f1)の単分子2層膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、単分子膜及び2層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Further, by the above crystallinity confirmation, a single film consisting only of the monomolecular film of the alkane (d1), a single film consisting only of the monomolecular film of the fluoroterthiophene (f1), and alkane (d1) and fluoro The interplanar spacing of the monomolecular bilayer film of terthiophene (f1) was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, in both the monomolecular film and the two-layered cumulative film, it was confirmed that absorption derived from C—O disappeared due to pH treatment, and absorption of OH occurred. It can be said that a functional siloxane network is formed.

実験例5
<合成例8;アルカン(x1)の合成>
オクタデシルトリエトキシシラン(OTES、CAS No.7399−00−0)を東京化成より購入した。アルカン(x1)とする。
Experimental Example 5
<Synthesis Example 8; Synthesis of alkane (x1)>
Octadecyltriethoxysilane (OTES, CAS No. 7399-00-0) was purchased from Tokyo Chemical Industry. Let alkane (x1).

Figure 2007145984
Figure 2007145984

<実施例8:アルカン(d1)の単分子膜のみからなる単一膜、アルカン(x1)の単分子膜のみからなる単一膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(3)を実施することで、標記の単分子膜を形成した。
<Example 8: Manufacture of a single film consisting only of a monomolecular film of alkane (d1) and a single film consisting only of a monomolecular film of alkane (x1)>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (3) were performed to form the title monomolecular film.

工程(1);
まず、アルカン(d1)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、アルカン(d1)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応アルカンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、アルカン(d1)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、アルカン(d1)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したアルカン(d1)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応アルカンを除去し、純水により洗浄した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of alkane (d1) is developed on the water surface at pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying the desorption of chlorine atoms in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film of (d1) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted alkane.
Step (2) (pH treatment);
Next, the alkane (d1) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of the alkane (d1), and on the film surface. An alkane (d1) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted alkane, and washed with pure water.

工程(3);
別に、アルカン(x1)を用い、トリエトキシシシリル基の加水分解反応としてpH=7、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、アルカン(x1)の単分子膜を調製した。上記工程(2)と同様の方法による操作は行わなかった。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応アルカンを除去した。
Step (3);
Separately, alkane (x1) is a single molecule of alkane (x1) by the same method as in the above step (1), except that the hydrolysis reaction of triethoxysilyl group is pH = 7 and water temperature is 25 ° C. A membrane was prepared. The operation by the method similar to the said process (2) was not performed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted alkane.

膜評価
[膜厚確認]
アルカン(d1)の単分子膜およびアルカン(x1)の単分子膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により、膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はいずれもアルカンの分子長に相当する2.4nm程度であった。このことから、膜厚の均一な膜が調製できていることが判った。
また原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400:セイコーインスツルメンツ社製)により、アルカン(d1)単分子膜及びアルカン(x1)単分子膜の表面形状を10μmサイズで観察したところ、表面の凹凸を示す2乗平均粗さ(RMS)は、アルカン(d1)単分子膜で0.33nm、アルカン(x1)単分子膜で0.46nmであり、アルカン(d1)単分子膜の方が平滑性の高い膜が得られることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using the monomolecular film of alkane (d1) and the monomolecular film of alkane (x1) as samples, the surface morphology of the film was observed at a size of 50 μm with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). The film was uniformly formed with a size of 50 μm. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 2.4 nm corresponding to the molecular length of alkane. From this, it was found that a film having a uniform film thickness was prepared.
Further, when the surface shapes of the alkane (d1) monomolecular film and the alkane (x1) monomolecular film were observed with a size of 10 μm by an atomic force microscope (AFM) (SPA400: manufactured by Seiko Instruments Inc.), the surface irregularities 2 The root mean square roughness (RMS) is 0.33 nm for the alkane (d1) monomolecular film and 0.46 nm for the alkane (x1) monomolecular film, and the alkane (d1) monomolecular film has higher smoothness. Was found to be obtained.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、アルカン(d1)の単分子膜のみからなる単一膜、アルカン(x1)の単分子膜のみからなる単一膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、いずれの膜も0.42及び0.35nmの面間隔に相当する回折スポットが観測された。これより、いずれの膜も結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
膜の安定性を電子線照射による回折スポットの消失により評価した。アルカン(x1)単分子膜は1分程度の電子線照射によって回折スポットが消失し、膜の構造が破壊されたのに対して、アルカン(d1)単分子膜では、5分以上電子線を照射しても回折スポットが観測された。これは、アルカン(d1)単分子膜では膜の強度が向上していることを示し、膜の基板側および表面側でシロキサンネットワークが形成されている効果であるといえる。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of alkane (d1) and a single film consisting only of a monomolecular film of alkane (x1) were used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, diffraction spots corresponding to 0.42 and 0.35 nm spacing were observed in both films. From this, it was found that a film with high order of crystal arrangement could be prepared for any film.
The stability of the film was evaluated by the disappearance of the diffraction spot by electron beam irradiation. The alkane (x1) monomolecular film disappeared by irradiation with an electron beam for about 1 minute, and the structure of the film was destroyed, whereas the alkane (d1) monomolecular film was irradiated with an electron beam for 5 minutes or more. Even a diffraction spot was observed. This indicates that the strength of the alkane (d1) monomolecular film is improved, and it can be said that this is an effect that a siloxane network is formed on the substrate side and the surface side of the film.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。
まず、アルカン(d1)単分子膜のpH処理前において、赤外吸収スペクトル測定を行った結果、1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
また、アルカン(d1)単分子膜のpH処理後において、赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
一方、アルカン(x1)単分子膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は測定されなかった。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed.
First, as a result of infrared absorption spectrum measurement before pH treatment of the alkane (d1) monomolecular film, absorption derived from stretching vibration of C—O was confirmed at 1290 cm −1 .
In addition, as a result of the infrared absorption spectrum measurement after the pH treatment of the alkane (d1) monomolecular film, the absorption derived from the above-mentioned CO disappeared, and broad absorption centering on 3300 cm −1 was confirmed. It was done. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.
On the other hand, as a result of measuring the infrared absorption spectrum of the alkane (x1) monomolecular film, the absorption derived from the C—O was not measured.

純水による静的接触角測定を行ったところ、アルカン(d1)単分子膜が24°で、アルカン(x1)単分子膜が90°であった。アルカン(d1)単分子膜表面は、シロキサンネットワーク形成によって親水性を示していることが判った。   When static contact angle measurement was performed with pure water, the alkane (d1) monomolecular film was 24 ° and the alkane (x1) monomolecular film was 90 °. The alkane (d1) monomolecular film surface was found to be hydrophilic due to the formation of a siloxane network.

これらのことよりアルカン(d1)単分子膜は上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、アルカン(d1)単分子膜、及びアルカン(x1)単分子膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。pH処理前のアルカン(d1)単分子膜においてSi(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、アルカン(d1)単分子膜において、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkane (d1) monomolecular film has the alkoxy group on the film surface converted into a hydroxyl group by the above pH treatment.
Furthermore, according to the above crystallinity confirmation, the interplanar spacings of the alkane (d1) monomolecular film and the alkane (x1) monomolecular film were both 0.5 nm or less. In the alkane (d1) monomolecular film before pH treatment, Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond is easily formed by dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules. be able to.
That is, in the alkane (d1) monomolecular film, it was confirmed that absorption due to C—O disappeared due to pH treatment and absorption of OH was generated, so that a hydrophilic siloxane network was formed on the film surface. It can be said that.

実験例6
<合成例9:グリニヤール法によるターチオフェン(a2)(トリクロロシラン−ターチオフェン−トリエトキシシラン)の製造>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下で金属マグネシウム2モル、トルエン溶液300mlを仕込み、ターチオフェン0.5モルを10度程度にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後15℃にて4時間熟成させ、グリニヤール試薬を調整した。
Experimental Example 6
<Synthesis Example 9: Production of terthiophene (a2) (trichlorosilane-terthiophene-triethoxysilane) by Grignard method>
A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 2 mol of metallic magnesium and 300 ml of toluene solution in a dry argon stream, and 0.5 mol of terthiophene was added at about 10 degrees. The mixture was added dropwise over 12 hours, and after completion of the addition, the mixture was aged at 15 ° C. for 4 hours to prepare a Grignard reagent.

還流冷却器、攪拌機、温度計、滴下漏斗を備えたフラスコに乾燥アルゴン気流下で、金属マグネシウム2モル、トルエン溶液300ml、テトラエトキシシラン2.0モルそれぞれを仕込み、得られたグリニヤール試薬を0℃に冷却しながら滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後室温にて2時間熟成させた。反応液を減圧ろ過して、マグネシウムを除去した後、トリエトキシシラン−ターチオフェンを得た。   In a flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, a thermometer, and a dropping funnel, 2 mol of metal magnesium, 300 ml of toluene solution, and 2.0 mol of tetraethoxysilane were charged in a dry argon stream, and the obtained Grignard reagent was added at 0 ° C. The mixture was dropped from the dropping funnel over 12 hours while cooling, and aged at room temperature for 2 hours after completion of the dropping. The reaction solution was filtered under reduced pressure to remove magnesium, and then triethoxysilane-terthiophene was obtained.

攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でテトラクロロシラン2.0モル、テトラヒドロフラン(THF)300mlを仕込み、内温25℃以下にて、得られたトリエトキシシラン−ターチオフェンを2時間かけて滴下し、滴下終了後30度にて1時間熟成を行った。次いで、反応液を減圧にてろ過し、塩化マグネシウムを除去した後、ろ液よりTHF及び未反応のテトラクロロシランをストリップし、この溶液を蒸留して、前記式(a2)で示される化合物を得た。   A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 2.0 mol of tetrachlorosilane and 300 ml of tetrahydrofuran (THF) under a dry argon stream, and the internal temperature was 25 ° C. or lower. Triethoxysilane-terthiophene was added dropwise over 2 hours, and aging was performed at 30 ° C. for 1 hour after completion of the addition. Next, the reaction solution is filtered under reduced pressure to remove magnesium chloride, and then THF and unreacted tetrachlorosilane are stripped from the filtrate, and the solution is distilled to obtain the compound represented by the formula (a2). It was.

得られた化合物の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl): 7.63〜7.78ppm(m,CS)
2.20ppm(m,C
以上の測定結果から、この化合物が式(a2)で表されるトリクロロシラン−ターチオフェン−トリエトキシシランであることを確認した。
本合成例は、上記第1の方法で合成を行った。
The result of the instrumental analysis of the obtained compound is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ): 7.63-7.78 ppm (m, C 4 H 2 S)
2.20 ppm (m, C 2 H 5 )
From the above measurement results, it was confirmed that this compound was trichlorosilane-terthiophene-triethoxysilane represented by the formula (a2).
In this synthesis example, synthesis was performed by the first method.

実験例7
<合成例10:トリクロロシラン−ビフェニル−トリメトキシシラン(前記式(b10))の製造>
1−ヨード−4−クロロビフェニルを攪拌機、還流冷却機、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下で金属リチウム2モル、THF300mlを仕込み、0.5モルを、内温−10℃にて12時間かけて滴下し、滴下終了後室温にて4時間かけて熟成させ、4−クロロ−ビフェニルリチウムを得た。
Experimental Example 7
<Synthesis Example 10: Production of trichlorosilane-biphenyl-trimethoxysilane (formula (b10))>
In a 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel, 1 mol of 1-iodo-4-chlorobiphenyl was charged with 2 mol of metallic lithium and 300 ml of THF under a dry argon stream, The mixture was added dropwise at a temperature of −10 ° C. over 12 hours. After completion of the addition, the mixture was aged at room temperature for 4 hours to obtain 4-chloro-biphenyllithium.

攪拌機、還流冷却機、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でテトラクロロシラン3.0モル、THF300mlを仕込み、氷冷し、内温20℃以下にて、得られた4−クロロ−ビフェニルリチウムを2時間かけて滴下し、滴下終了後20℃にて反応させた。次いで、反応液を減圧ろ過し、未反応リチウムを除去した後、ろ液よりTHF及び未反応のテトラクロロシランを除き、1−トリクロロシラン−4−クロロビフェニルを得た。   A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 3.0 mol of tetrachlorosilane and 300 ml of THF under a dry argon stream, cooled on ice, and obtained at an internal temperature of 20 ° C. or lower. 4-Chloro-biphenyllithium was added dropwise over 2 hours and reacted at 20 ° C. after completion of the dropwise addition. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted lithium, and then THF and unreacted tetrachlorosilane were removed from the filtrate to obtain 1-trichlorosilane-4-chlorobiphenyl.

得られた1−トリクロロシラン−4−クロロビフェニルを再度グリニヤール試薬とするために、同様に金属マグネシウムを、内温10℃にて反応させて、1−トリクロロシラン−4−ビフェニルマグネシウムを合成し、テトラクロロシランと反応させることで式(b10)で示される化合物を得た。   In order to use the obtained 1-trichlorosilane-4-chlorobiphenyl again as a Grignard reagent, metal magnesium was similarly reacted at an internal temperature of 10 ° C. to synthesize 1-trichlorosilane-4-biphenylmagnesium, By reacting with tetrachlorosilane, a compound represented by the formula (b10) was obtained.

得られた化合物の機器分析の結果を示す。
IR: 1590(m),1490(m),1430(m),1120(m),700(s)cm−1(Si−Ph)
UV−Vis: 261nm(Ph)
以上の測定結果から、この化合物が式(b10)で表されるトリクロロシラン−ビフェニル−トリメトキシシランであることを確認した。
本合成例は、上記第2の方法で合成を行った。
The result of the instrumental analysis of the obtained compound is shown.
IR: 1590 (m), 1490 (m), 1430 (m), 1120 (m), 700 (s) cm −1 (Si—Ph)
UV-Vis: 261 nm (Ph)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound was trichlorosilane-biphenyl-trimethoxysilane represented by the formula (b10).
In this synthesis example, the synthesis was performed by the second method.

実験例8
<合成例11:トリエトキシシラン−テトラセン−トリブトキシシラン(前記式(c6))の合成>
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下で金属マグネシウム2モル、クロロホルム溶液300mlを仕込み、テトラセン0.5モルを10℃程度にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後15℃にて4時間熟成させ、グリニヤール試薬を調整した。
Experimental Example 8
<Synthesis Example 11: Synthesis of triethoxysilane-tetracene-tributoxysilane (formula (c6))>
A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 2 mol of metallic magnesium and 300 ml of chloroform solution under a dry argon stream, and 0.5 mol of tetracene was added from the dropping funnel at about 10 ° C. The solution was added dropwise over 12 hours, and after completion of the addition, the mixture was aged at 15 ° C. for 4 hours to prepare a Grignard reagent.

攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でテトラブトキシシラン2.0モル、THF300mlを仕込み、内温25℃以下にて、得られたグリニヤール試薬を2時間かけて滴下し、滴下終了後30℃にて1時間熟成を行った。次いで、反応液を減圧にてろ過し、塩化マグネシウムを除去した後、ろ液よりTHF及び未反応のテトラブトキシシランから、トリブトキシシラン−テトラセンを得た。   A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 2.0 mol of tetrabutoxysilane and 300 ml of THF under a dry argon stream, and the resulting Grignard reagent was obtained at an internal temperature of 25 ° C. or less. Was dropped over 2 hours, and after completion of the dropping, aging was performed at 30 ° C. for 1 hour. Subsequently, after filtering the reaction liquid under reduced pressure and removing magnesium chloride, tributoxysilane-tetracene was obtained from THF and unreacted tetrabutoxysilane from the filtrate.

還流冷却器、攪拌機、温度計、滴下漏斗を備えたフラスコに乾燥アルゴン気流下で、金属マグネシウム2モル、トルエン溶液300mlを仕込み、得られたトリブトキシシラン−テトラセンを0℃に冷却しながら滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後室温にて2時間熟成させ、中間体を得た。2.0モルのテトラエトキシシラン、THF300mlを仕込み、10℃に冷却しながら、中間体を8時間かけて滴下した。混合物を4時間、10℃でかき混ぜた後室温に温め、更に2時間攪拌を行った。攪拌後、加水分解し、有機層を分離、水洗し、硫酸マグネシウム上で乾燥した。溶媒を留去し、残りをシリカゲルカラムで分離することにより式(c6)で示される化合物を得た。   A flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, a thermometer, and a dropping funnel was charged with 2 mol of metallic magnesium and 300 ml of a toluene solution under a dry argon stream, and the dropping funnel was cooled while cooling the resulting tributoxysilane-tetracene to 0 ° C. To 12 hours, and after completion of the dropwise addition, the mixture was aged at room temperature for 2 hours to obtain an intermediate. 2.0 mol of tetraethoxysilane and 300 ml of THF were charged, and the intermediate was added dropwise over 8 hours while cooling to 10 ° C. The mixture was stirred for 4 hours at 10 ° C., then warmed to room temperature, and further stirred for 2 hours. After stirring, the mixture was hydrolyzed, and the organic layer was separated, washed with water, and dried over magnesium sulfate. The compound shown by Formula (c6) was obtained by distilling a solvent off and isolate | separating the remainder with a silica gel column.

得られた化合物の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl): 2.20ppm(m,C
UV−Vis: 400−500nm(テトラセンp帯)、265nm(テトラセンβ帯)
以上の測定結果から、この化合物が式(c6)で表されるトリエトキシシラン−テトラセン−トリブトキシシランであることを確認した。テトラセン以外にもアントラセン、ペンタセン等の他のアセン系化合物においても同様の方法でケイ素化合物を製造できることを確認した。
本合成例は、上記第1の方法で合成を行った。
The result of the instrumental analysis of the obtained compound is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ): 2.20 ppm (m, C 2 H 5 )
UV-Vis: 400-500 nm (tetracene p band), 265 nm (tetracene β band)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound was triethoxysilane-tetracene-tributoxysilane represented by the formula (c6). In addition to tetracene, other acene compounds such as anthracene and pentacene were confirmed to be capable of producing silicon compounds by the same method.
In this synthesis example, synthesis was performed by the first method.

実験例9
<合成例12:n−トリオクチルシラン−クォーターチオフェンートリエトキシシラン(前記式(a13))の製造>
攪拌機、還流冷却機、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でTHF300ml、テトラエトキシシランを仕込み、実験例1と同様にして得たグリニヤール試薬を、内温0℃以下にて12時間かけて滴下し、滴下終了後室温にて4時間かけて熟成させ、トリエトキシシラン−クォーターチオフェンを得た。
Experimental Example 9
<Synthesis Example 12: Production of n-trioctylsilane-quarterthiophene-triethoxysilane (formula (a13))>
A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 300 ml of THF and tetraethoxysilane under a dry argon stream, and the Grignard reagent obtained in the same manner as in Experimental Example 1 had an internal temperature of 0 ° C. The solution was added dropwise over 12 hours, and after completion of the addition, the mixture was aged at room temperature for 4 hours to obtain triethoxysilane-quarterthiophene.

攪拌機、還流冷却機、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でテトラオクチルシラン2.0モル、THF300mlを仕込み、氷冷し、内温25℃以下にて、グリニヤール試薬を2時間かけて滴下し、滴下終了後30℃にて1時間熟成を行った。次いで、反応液を減圧ろ過し、未反応マグネシウムを除去した後、ろ液よりTHF及び未反応のテトラオクチルシランを除き、この溶液を除去して式(a13)で示される化合物を得た。   A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 2.0 mol of tetraoctylsilane and 300 ml of THF under a dry argon stream, cooled on ice, and at an internal temperature of 25 ° C. or less, Grignard The reagent was added dropwise over 2 hours, and after completion of the addition, aging was performed at 30 ° C. for 1 hour. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted magnesium, and then THF and unreacted tetraoctylsilane were removed from the filtrate, and this solution was removed to obtain a compound represented by the formula (a13).

得られた化合物の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl): 7.63〜7.78(m,CS)
IR: 2966,2893cm−1(s,C
UV−Vis: 410nm(トルエン溶液)(チオフェン環)
以上の結果から、この化合物が式(a13)で表されるn−トリオクチルシラン−クォーターチオフェン−トリエトキシシランであることが判明した。
The result of the instrumental analysis of the obtained compound is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ): 7.63-7.78 (m, C 4 H 2 S)
IR: 2966, 2893 cm −1 (s, C 2 H 5 )
UV-Vis: 410 nm (toluene solution) (thiophene ring)
From the above results, it was found that this compound was n-trioctylsilane-quarterthiophene-triethoxysilane represented by the formula (a13).

実験例10
<合成例13>
合成例9及び10に準拠して、トリクロロシラン−クィンケチオフェン−トリエトキシシラン、トリクロロシラン−ヘキシチオフェン−トリエトキシシラン、トリクロロシラン−トリフェニル−トリエトキシシラン、トリオクタデシルシラン−ターフェニル−トリクロロシランも製造できることを確認した。更に、同様に両末端異種官能基を有するベンゼン及びチオフェンが8まで結合したオクタチオフェンやオクタフェニレンを含むケイ素化合物も製造できることを確認した。ベンゼン及びチオフェンが9以上結合した化合物では、原料の入手が困難になり、かつ合成の収率が低下することを確認した。
Experimental Example 10
<Synthesis Example 13>
According to Synthesis Examples 9 and 10, trichlorosilane-quinkethiophene-triethoxysilane, trichlorosilane-hexithiophene-triethoxysilane, trichlorosilane-triphenyl-triethoxysilane, trioctadecylsilane-terphenyl-tri It was confirmed that chlorosilane could also be produced. Furthermore, it was confirmed that a silicon compound containing octathiophene and octaphenylene in which benzene and thiophene having both different functional groups at both ends were similarly bonded up to 8 was confirmed. It was confirmed that a compound in which 9 or more of benzene and thiophene were bonded made it difficult to obtain raw materials and the synthesis yield was reduced.

実験例11
<合成例14:トリブトキシシラン−ジベンゾペリレンートリエトキシシラン(前記式(c13))の製造>
ナフタレン(アルドリッチ社)をNaNO−TfOH(Tf=CFSO)溶液中で反応させることでナフタレンからビナフチルを合成した。ビナフチルをLiTHFと酸素バブリング下で反応させて、ペリレンを得た。アルドリッチ社より購入したSbFは、乾燥アルゴン雰囲気で二倍に希釈した。SOClFは、NHFとTFAのハロゲン交換反応によって生成させたSOClから合成した。ペリレンをSbF−SOClFと反応させ、HPLCで精製してジベンゾペリレンを得た。ジベンゾペリレンに対して1当量のNCSを、CHCl存在下、AcOH中、ジベンゾペリレンと反応させ、クロロ化を行った。その後、THF溶液中でn−BuLiおよびテトラブトキシシランと反応させ、トリブトキシシラン−ジベンゾペリレンを得た(収率8%)。
Experimental Example 11
<Synthesis Example 14: Production of tributoxysilane-dibenzoperylene-triethoxysilane (formula (c13))>
Naphthalene was synthesized binaphthyl (Aldrich) naphthalene by reaction with NaNO 2 -TfOH (Tf = CF 3 SO 2) solution. Binaphthyl was reacted with LiTHF under oxygen bubbling to obtain perylene. SbF 5 purchased from Aldrich was diluted twice in a dry argon atmosphere. SO 2 ClF was synthesized from SO 2 Cl 2 produced by halogen exchange reaction of NH 4 F and TFA. Perylene reacted with SbF 5 -SO 2 ClF, to obtain a dibenzoperylene was purified by HPLC. Chlorination was performed by reacting 1 equivalent of NCS with dibenzoperylene in AcOH in the presence of CHCl 3 with respect to dibenzoperylene. Then, it reacted with n-BuLi and tetrabutoxysilane in a THF solution to obtain tributoxysilane-dibenzoperylene (yield 8%).

攪拌機、還流冷却機、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でテトラエトキシシラン2.0モル、THF300mlを仕込み、氷冷し、内温25℃以下にて、グリニヤール試薬を2時間かけて滴下し、滴下終了後30℃にて1時間熟成を行った。次いで、反応液を減圧ろ過し、未反応マグネシウムを除去した後、ろ液よりTHF及び未反応のテトラエトキシシランを除き、この溶液を除去して式(c13)で示される化合物を得た。   A 1 liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with 2.0 mol of tetraethoxysilane and 300 ml of THF under a dry argon stream, cooled on ice, and at an internal temperature of 25 ° C. or less, Grignard The reagent was added dropwise over 2 hours, and after completion of the addition, aging was performed at 30 ° C. for 1 hour. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted magnesium, and then THF and unreacted tetraethoxysilane were removed from the filtrate, and this solution was removed to obtain a compound represented by the formula (c13).

得られた化合物について、赤外吸収測定を行ったところ、波長1050nmにSi−O−Cの吸収が見られた。このことより、得られた化合物にシリル基が含まれることが確認された。
化合物を含むクロロホルム溶液の紫外−可視吸収スペクトル測定を行ったところ、波長378nmに吸収が観測された。この吸収は、分子に含まれるジベンゾペリレン骨格のπ→π遷移に起因しており、化合物がジベンゾペリレン骨格を含むことが確認できた。
さらに、化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
8.9ppm(m)(1H 芳香族由来)
8.0ppm(m)(1H 芳香族由来)
7.8ppm(m)(4H 芳香族由来)
7.4ppm(m)(2H 芳香族由来)
6.6ppm(m)(1H 芳香族由来)
6.1ppm(m)(1H 芳香族由来)
3.7ppm(m)(1H 芳香族由来)
3.4ppm(m)(12H ブトキシ基及びエトキシ基のメチレン基由来)
2.6ppm(m)(1H 芳香族由来)
1.4ppm(m)(12H ブトキシ基のメチレン基由来)
1.1ppm(m)(9H エトキシ基のメチル基由来)
1.0ppm(m)(9H ブトキシ基のメチル基由来)
これらの結果から、この化合物がトリブトキシシラン−ジベンゾペリレンートリエトキシシランであることを確認した。当該化合物をジベンゾペリレン(c13)という。
When the obtained compound was subjected to infrared absorption measurement, Si—O—C absorption was observed at a wavelength of 1050 nm. From this, it was confirmed that the obtained compound contains a silyl group.
When the ultraviolet-visible absorption spectrum of the chloroform solution containing the compound was measured, absorption was observed at a wavelength of 378 nm. This absorption was attributed to the π → π * transition of the dibenzoperylene skeleton contained in the molecule, and it was confirmed that the compound contained the dibenzoperylene skeleton.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
8.9 ppm (m) (from 1H aromatics)
8.0 ppm (m) (from 1H aromatics)
7.8 ppm (m) (from 4H aromatics)
7.4 ppm (m) (derived from 2H aromatics)
6.6 ppm (m) (from 1H aromatics)
6.1 ppm (m) (from 1H aromatics)
3.7 ppm (m) (from 1H aromatics)
3.4 ppm (m) (derived from 12H butoxy group and ethoxy group methylene group)
2.6 ppm (m) (from 1H aromatics)
1.4 ppm (m) (derived from methylene group of 12H butoxy group)
1.1 ppm (m) (derived from methyl group of 9H ethoxy group)
1.0 ppm (m) (derived from the methyl group of 9H butoxy group)
From these results, it was confirmed that this compound was tributoxysilane-dibenzoperylene-triethoxysilane. This compound is referred to as dibenzoperylene (c13).

<実施例9:ジベンゾペリレン(c13)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜の製造>
工程(1);
まず、ジベンゾペリレン(c13)の0.01mMトルエン溶液に、実施例1で示した方法で調整した親水性基板を室温で12時間浸漬させた。基板表面に存在する水酸基とトリエトキシシリル基が反応し、ジベンゾペリレン(c13)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ジベンゾペリレンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、ジベンゾペリレン(c13)単分子膜をpH=1、水温50℃の水中に浸漬させることで、ジベンゾペリレン(c13)のトリブトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したジベンゾペリレン(c13)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ジベンゾペリレンを除去した。
<Example 9: Manufacture of a monomolecular film of dibenzoperylene (c13) and a 2-layer to 5-layer cumulative film>
Step (1);
First, a hydrophilic substrate prepared by the method shown in Example 1 was immersed in a 0.01 mM toluene solution of dibenzoperylene (c13) at room temperature for 12 hours. A monomolecular film of dibenzoperylene (c13) was prepared by a reaction between a hydroxyl group present on the substrate surface and a triethoxysilyl group. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted dibenzoperylene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the dibenzoperylene (c13) monomolecular film is immersed in water having a pH = 1 and a water temperature of 50 ° C., thereby causing hydrolysis and condensation reaction of the tributoxysilyl group of dibenzoperylene (c13), and the film A dibenzoperylene (c13) monomolecular film having a siloxane network formed on the surface was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted dibenzoperylene.

工程(3);
次に、ジベンゾペリレン(c13)の0.01mMトルエン溶液に、上記工程(2)でジベンゾペリレン(c13)単分子膜を形成した基板を50℃で12時間浸漬させた。基板表面に存在する水酸基とトリエトキシシリル基が反応し、最下層の単分子膜上に第2層目のジベンゾペリレン(c13)単分子膜を調製した。さらに、トリブトキシシリル基の加水分解反応として、pH=、水温50℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ジベンゾペリレンを除去した。
Step (3);
Next, the substrate on which the dibenzoperylene (c13) monomolecular film was formed in the step (2) was immersed in a 0.01 mM toluene solution of dibenzoperylene (c13) at 50 ° C. for 12 hours. A hydroxyl group present on the substrate surface and a triethoxysilyl group reacted to prepare a second-layer dibenzoperylene (c13) monomolecular film on the lowermost monomolecular film. Furthermore, a siloxane network was formed on the film surface by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the tributoxysilyl group was carried out under the conditions of pH = 1 and water temperature of 50 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted dibenzoperylene.

工程(4);
さらに、前記した第2番目の単分子膜形成のための工程(3)を、3度繰り返して行うことで、ジベンゾペリレン(c13)の単分子膜が5層積層されてなる5層累積膜を調製した。
Step (4);
Further, by repeating the step (3) for forming the second monomolecular film described above three times, a five-layer cumulative film in which five monomolecular films of dibenzoperylene (c13) are laminated is obtained. Prepared.

膜評価
[膜厚確認]
ジベンゾペリレン(c13)の2層〜5層累積膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さは0.42nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚は2層膜で3.4nm、3層膜で5.2nm、4層膜で7.0nm、5層膜で8.5nmであり、それぞれジベンゾペリレンの分子長の累積数倍に相当した。このことから、膜厚の均一な膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using a 2-5 layer cumulative film of dibenzoperylene (c13) as a sample, the surface morphology of the cumulative film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). Was uniformly formed. Since the mean square roughness of the film is 0.42 nm, which is not significantly different from the value of 0.26 nm of only Si as the substrate, it can be said that the uniformity of the film is high. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was 3.4 nm for the two-layer film, 5.2 nm for the three-layer film, 7.0 nm for the four-layer film, and 8.5 nm for the five-layer film. This corresponds to a cumulative number of times the molecular length of dibenzoperylene. From this, it was found that a film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、ジベンゾペリレン(c13)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、いずれの膜も380nm付近にピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, a single monomolecular film of dibenzoperylene (c13) and a laminated film of 2 to 5 layers were used as samples, and UV-visible absorption was performed (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). Spectrum measurement was performed. As a result, absorption having a peak position near 380 nm was observed in all the films.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、ジベンゾペリレン(c13)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、いずれの膜でも0.48及び0.41nmの面間隔に相当する回折スポットが観測された。これより、単一膜だけでなく2層〜5層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single monomolecular film of dibenzoperylene (c13) and a 2-layer to 5-layer cumulative film were used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.48 and 0.41 nm were observed in all films. From this, it was found that not only a single film but also a 2-5 layer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、ジベンゾペリレン(c13)の2層〜5層累積膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、それぞれの膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、いずれも1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、それぞれの膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. In addition, before and after the pH treatment in the bilayer to five-layer cumulative film of dibenzoperylene (c13) is before and after the final pH treatment.
First, as a result of measuring the infrared absorption spectrum of each film before pH treatment, absorption derived from stretching vibration of C—O was confirmed at 1290 cm −1 .
On the other hand, after the pH treatment, the infrared absorption spectrum of each film was measured. As a result, the absorption derived from the C—O disappeared and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したジベンゾペリレン(c13)の単分子膜および2層〜5層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ26°、27°、28°、29°、29°であった。   When the static contact angles of pure water of the monomolecular film of dibenzoperylene (c13) having a siloxane network formed on the film surface after pH treatment and the accumulated film of two to five layers were measured, 26 °, 27 °, and 28 °, respectively. °, 29 °, 29 °.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、ジベンゾペリレン(c13)の単分子膜および2層〜5層累積膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、ジベンゾペリレン(c13)の単分子膜および2層〜5層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, according to the above-mentioned crystallinity confirmation, the interplanar spacing of the monomolecular film of dibenzoperylene (c13) and the two- to five-layer cumulative film was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, it was confirmed that absorption from C—O disappeared by pH treatment and absorption of OH occurred in both the monomolecular film of dibenzoperylene (c13) and the two to five-layer cumulative film. As a result, it can be said that a hydrophilic siloxane network is formed on the film surface.

<実施例10:有機薄膜トランジスタの作製及び電気特性の評価>
図9に示すタイプの有機薄膜トランジスタを作製した。
まずシリコン基板25上にクロム/金を蒸着し、ゲート電極24を作製した。次に、化学気相吸着法により酸化シリコン膜によるゲート絶縁膜23を堆積した。さらに、クロム/金をマスクをかけて蒸着し、ソース電極21及びドレイン電極22を作製した。
作製した電極付の基板に対して紫外光照射を行い、ゲート絶縁膜23表面に親水化処理を施した。得られた基板を用いたこと以外、実施例9と同様の方法により、ジベンゾペリレン(c13)の5層累積膜を調製し、図9に示すタイプの有機薄膜トランジスタを得た。
トランジスタの電気特性を評価するために、電界効果移動度およびオン/オフ比を測定した。種々の負のゲート電圧を印加しながらソース/ドレイン間の電圧を変化させて流れる電流量を(4155A;HP社製)計測した。その結果、電界効果移動度は約8x10−2cm−1−1であり、またオン/オフ比は5桁程度であることが判明した。
<Example 10: Preparation of organic thin film transistor and evaluation of electrical characteristics>
An organic thin film transistor of the type shown in FIG. 9 was produced.
First, chromium / gold was vapor-deposited on the silicon substrate 25 to produce the gate electrode 24. Next, a gate insulating film 23 made of a silicon oxide film was deposited by chemical vapor deposition. Further, chromium / gold was vapor-deposited using a mask, and the source electrode 21 and the drain electrode 22 were produced.
The produced substrate with electrodes was irradiated with ultraviolet light, and the surface of the gate insulating film 23 was hydrophilized. A 5-layer cumulative film of dibenzoperylene (c13) was prepared in the same manner as in Example 9 except that the obtained substrate was used, and an organic thin film transistor of the type shown in FIG. 9 was obtained.
In order to evaluate the electrical characteristics of the transistor, field effect mobility and on / off ratio were measured. The amount of current flowing by changing the voltage between the source / drain while applying various negative gate voltages (4155A; manufactured by HP) was measured. As a result, it was found that the field effect mobility was about 8 × 10 −2 cm 2 V −1 s −1 and the on / off ratio was about 5 digits.

実験例12
<合成例15:ジシリル化ベンゼン(以下、ベンゼン(b11)という)の合成>
1リットルガラスフラスコに、乾燥窒素気流下で、1当量のベンゼン〔cas.no:71−43−2〕、1当量のトリエトキシブロモシラン、(ヘキサン/ジエチルエーテル)混合溶液300mlを仕込み、1当量のt−ブチルリチウムを−78℃にて滴下漏斗から12時間かけて滴下し、滴下終了後一度室温まで温めてから、−196℃に再度冷却した。反応溶液を蒸留して、トリエトキシシリル化したベンゼンの無色液体を留分として得た。
得られたトリエトキシシリル化したベンゼンをトルエン溶媒中に溶かし、0℃で1当量のt−ブチルリチウムを10時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行い、サスペンションを得た。サスペンションを1当量のテトラクロロシランを混合したトルエン溶液中に−78℃で10時間かけて滴下した。滴下終了後、冷却バスからフラスコをはずして、さらに6時間攪拌を行った。
沈殿物である塩化リチウムをろ過により除去した後、減圧ろ過によりベンゼン(b11)を得た。
得られたベンゼン(b11)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
7.3ppm(m,4H,C
3.83ppm(m,6H,C
1.22ppm(m,9H,C
UV−Vis: 208nm(C
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(b11)の構造を有することを確認した。
Experimental Example 12
<Synthesis Example 15: Synthesis of disilylated benzene (hereinafter referred to as benzene (b11))>
In a 1 liter glass flask, 1 equivalent of benzene [cas. no: 71-43-2], 1 equivalent of triethoxybromosilane, (hexane / diethyl ether) mixed solution (300 ml) was added, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise from a dropping funnel over 12 hours at -78 ° C. After the completion of the dropwise addition, the mixture was once warmed to room temperature and then cooled again to -196 ° C. The reaction solution was distilled to obtain a triethoxysilylated benzene colorless liquid as a fraction.
The obtained triethoxysilylated benzene was dissolved in a toluene solvent, and 1 equivalent of t-butyllithium was added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a suspension. The suspension was dropped into a toluene solution mixed with 1 equivalent of tetrachlorosilane at −78 ° C. over 10 hours. After completion of dropping, the flask was removed from the cooling bath, and stirring was further performed for 6 hours.
After removing lithium chloride as a precipitate by filtration, benzene (b11) was obtained by filtration under reduced pressure.
The result of the instrumental analysis of the obtained benzene (b11) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
7.3 ppm (m, 4H, C 6 H 4 )
3.83 ppm (m, 6H, C 2 H 5 )
1.22 ppm (m, 9H, C 2 H 5 )
UV-Vis: 208 nm (C 6 H 4 )
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (b11).

<合成例16;片側のみトリエトキシシリル基によってシリル化したシリル化ベンゼン(以下、ベンゼン(x2)という)の合成>
比較例として、片側のみトリエトキシシリル基によってシリル化したシリル化ベンゼン(x2)を合成例15と同様の方法によって調整した。
<Synthesis Example 16; Synthesis of Silylated Benzene Silylated with Triethoxysilyl Group on One Side (hereinafter referred to as Benzene (x2))>
As a comparative example, silylated benzene (x2) silylated with a triethoxysilyl group only on one side was prepared in the same manner as in Synthesis Example 15.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

<実施例11:ベンゼン(b11)の単分子膜のみからなる単一膜、ベンゼン(x2)の単分子膜のみからなる単一膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(3)を実施することで、標記の単分子膜を形成した。
<Example 11: Production of a single film consisting only of a monomolecular film of benzene (b11) and a single film consisting only of a monomolecular film of benzene (x2)>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (3) were performed to form the title monomolecular film.

工程(1);
まず、ベンゼン(b11)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、ベンゼン(b11)の単分子膜をSiウエハー上に調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ベンゼンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、ベンゼン(b11)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、ベンゼン(b11)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したベンゼン(b11)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ベンゼンを除去した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of benzene (b11) is developed on the water surface at pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying the elimination of chlorine atoms in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film of (b11) was prepared on a Si wafer. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted benzene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the benzene (b11) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of benzene (b11). A benzene (b11) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted benzene.

工程(3);
別に、ベンゼン(x2)を用い、トリエトキシシリル基の加水分解反応としてpH=2、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、ベンゼン(x2)の単分子膜を調製した。上記工程(2)と同様の方法による操作は行わなかった。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ベンゼンを除去した。
Step (3);
Separately, a monomolecular film of benzene (x2) was obtained by the same method as in the above step (1), except that benzene (x2) was used and the hydrolysis reaction of triethoxysilyl group was adjusted to pH = 2 and water temperature of 25 ° C. Was prepared. The operation by the method similar to the said process (2) was not performed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted benzene.

膜評価
[膜厚確認]
ベンゼン(b11)の単分子膜およびベンゼン(x2)の単分子膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により、膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さはベンゼン(b11)単分子膜では0.33nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。一方、ベンゼン(x2)単分子膜では0.39nmであった。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はいずれもベンゼンの分子長に相当する0.4nm程度であった。このことから、膜厚の均一な膜が調製できていることが判った。
また原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400:セイコーインスツルメンツ社製)により、ベンゼン(b11)単分子膜及びベンゼン(x2)単分子膜の表面形状を10μmサイズで観察したところ、表面の凹凸を示す2乗平均粗さ(RMS)は、ベンゼン(b11)単分子膜で0.33nm、ベンゼン(x2)単分子膜で0.39nmであり、ベンゼン(b11)単分子膜の方が平滑性の高い膜が得られることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using a monomolecular film of benzene (b11) and a monomolecular film of benzene (x2) as samples, the surface morphology of the film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). The film was uniformly formed with a size of 50 μm. The root-mean-square roughness of the film is 0.33 nm for the benzene (b11) monomolecular film, which is not significantly different from the value of 0.26 nm for only Si as the substrate. On the other hand, it was 0.39 nm in the benzene (x2) monomolecular film. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 0.4 nm corresponding to the molecular length of benzene. From this, it was found that a film having a uniform film thickness was prepared.
In addition, when the surface shapes of the benzene (b11) monomolecular film and the benzene (x2) monomolecular film were observed at a size of 10 μm by an atomic force microscope (AFM) (SPA400: manufactured by Seiko Instruments Inc.), the surface irregularities 2 The root mean square roughness (RMS) is 0.33 nm for the benzene (b11) monomolecular film and 0.39 nm for the benzene (x2) monomolecular film, and the benzene (b11) monomolecular film has higher smoothness. Was found to be obtained.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、ベンゼン(b11)の単分子膜およびベンゼン(x2)の単分子膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、いずれの膜も220nm付近にピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, UV-visible absorption spectrum measurement was performed by using a monomolecular film of benzene (b11) and a monomolecular film of benzene (x2) as a sample (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). Went. As a result, absorption having a peak position near 220 nm was observed in all the films.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、ベンゼン(b11)の単分子膜のみからなる単一膜、ベンゼン(x2)の単分子膜のみからなる単一膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、いずれの膜も0.41及び0.33nmの面間隔に相当する回折スポットが観測された。これより、いずれの膜も結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
膜の安定性を電子線照射による回折スポットの消失により評価した。ベンゼン(x2)単分子膜は1分程度の電子線照射によって回折スポットが消失し、膜の構造が破壊されたのに対して、ベンゼン(d11)単分子膜では、5分以上電子線を照射しても回折スポットが観測された。これは、ベンゼン(d11)単分子膜では膜の強度が向上していることを示し、膜の基板側および表面側でシロキサンネットワークが形成されている効果であるといえる。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of benzene (b11) and a single film consisting only of a monomolecular film of benzene (x2) were used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.41 and 0.33 nm were observed in both films. From this, it was found that a film with high order of crystal arrangement could be prepared for any film.
The stability of the film was evaluated by the disappearance of the diffraction spot by electron beam irradiation. The benzene (x2) monomolecular film disappeared by the electron beam irradiation for about 1 minute and the structure of the film was destroyed, whereas the benzene (d11) monomolecular film was irradiated with the electron beam for 5 minutes or more. Even a diffraction spot was observed. This indicates that the strength of the film is improved in the benzene (d11) monomolecular film, and it can be said that this is an effect that a siloxane network is formed on the substrate side and the surface side of the film.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。
まず、ベンゼン(d11)単分子膜のpH処理前において、赤外吸収スペクトル測定を行った結果、1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
また、ベンゼン(d11)単分子膜のpH処理後において、赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
一方、ベンゼン(x2)単分子膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は測定されなかった。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed.
First, as a result of measuring the infrared absorption spectrum before pH treatment of the benzene (d11) monomolecular film, absorption derived from stretching vibration of C—O was confirmed at 1290 cm −1 .
Moreover, as a result of measuring the infrared absorption spectrum after the pH treatment of the benzene (d11) monomolecular film, the absorption derived from the CO disappeared and broad absorption centering on 3300 cm −1 was confirmed. It was done. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.
On the other hand, as a result of measuring the infrared absorption spectrum of the benzene (x2) monomolecular film, the absorption derived from the C—O was not measured.

純水による静的接触角測定を行ったところ、ベンゼン(d11)単分子膜が24°で、ベンゼン(x2)単分子膜が88°であった。ベンゼン(d11)単分子膜表面は、シロキサンネットワーク形成によって親水性を示していることが判った。   When the static contact angle was measured with pure water, the benzene (d11) monomolecular film was 24 ° and the benzene (x2) monomolecular film was 88 °. The benzene (d11) monomolecular film surface was found to be hydrophilic due to the formation of a siloxane network.

これらのことよりベンゼン(d11)単分子膜は上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、ベンゼン(d11)単分子膜、及びベンゼン(x2)単分子膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。pH処理前のベンゼン(d11)単分子膜においてSi(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、ベンゼン(d11)単分子膜において、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。また、前記工程(1)においてSiウエハーの代わりに真空紫外線照射によって強制酸化させたアルミ基板を用いること以外、同様の方法によってベンゼン(d11)の単分子膜を調製した。工程(2)のpH処理前の単分子膜の赤外吸収スペクトル測定で、Si−O−Siの振動に帰属される吸収が1100cm−1に観測された。これより、基板側でもシロキサンネットワークが形成されており、化学結合(−Si−O−)によって膜が基板に固定化されているといえる。
From these facts, it can be said that in the benzene (d11) monomolecular film, the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the above pH treatment.
Furthermore, according to the above crystallinity confirmation, the interplanar spacing of the benzene (d11) monomolecular film and the benzene (x2) monomolecular film was both 0.5 nm or less. In the benzene (d11) monomolecular film before pH treatment, Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond is easily formed by dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules. be able to.
That is, in the benzene (d11) monomolecular film, it was confirmed that absorption due to C—O disappeared due to pH treatment and absorption of OH was generated, so that a hydrophilic siloxane network was formed on the film surface. It can be said that. In addition, a monomolecular film of benzene (d11) was prepared by the same method except that an aluminum substrate forcedly oxidized by vacuum ultraviolet irradiation was used instead of the Si wafer in the step (1). In the infrared absorption spectrum measurement of the monomolecular film before the pH treatment in the step (2), absorption attributed to Si—O—Si vibration was observed at 1100 cm −1 . Thus, it can be said that a siloxane network is formed also on the substrate side, and the film is fixed to the substrate by a chemical bond (-Si-O-).

実験例13
<合成例17:ジシリル化チオフェン(以下、チオフェン(a14)という)の合成>
100ミリリットルガラスフラスコに、窒素雰囲気下、四塩化炭素50mLに溶解させた1当量のチオフェン〔cas.no:110−02−1〕及びNBSを加え、AIBN存在下で2時間反応させた。未反応物及びHBrをろ過により除去した後、カラムクロマトグラフを用いて、1箇所のみがブロモ化された貯留物を取り出し、カラムクロマトグラフにより精製することにより、1−ブロモチオフェンを得た。
1当量の1−ブロモチオフェンを20mlのTHF溶液に溶解させて、1当量のn−BuLiを0℃にて10時間かけてゆっくり滴下した。混合溶液を4時間攪拌した後に、室温まで温めた。反応生成してできた深緑溶液を、室温にて1当量のテトラエトキシシランのTHF溶液に滴下し、15時間還流し混合させた。次いで、反応液を減圧ろ過して、未反応のテトラエトキシシラン、n−BuLiを除去した後、1−トリエトキシシリルチオフェンを得た。
1当量の1−トリエトキシシリルチオフェンを30mlのTHF溶液に溶解させて、1当量のn−BuLiを0℃にて10時間かけてゆっくり滴下した。混合溶液を4時間攪拌した後に、室温まで温めた。反応生成してできた深緑溶液を、室温にて1当量のテトラクロロシランのTHF溶液に滴下し、15時間還流し混合させた。次いで、反応液を減圧ろ過して、未反応のテトラクロロシラン、n−BuLiを除去した後、カラムクロマトグラフにより精製することにより、チオフェン(a14)を得た。
得られたチオフェン(a14)の機器分析の結果を示す。
H NMR(δ CDCl):
6.5ppm(m,2H,CS)
3.41ppm(m,6H,C
1.11ppm(m,9H,C
UV−Vis: 218nm(CS)
以上の測定結果から、この化合物が前記一般式(a14)の構造を有することを確認した。
Experimental Example 13
<Synthesis Example 17: Synthesis of disilylated thiophene (hereinafter referred to as thiophene (a14))>
In a 100 ml glass flask, 1 equivalent of thiophene [cas. no: 110-02-1] and NBS were added and reacted in the presence of AIBN for 2 hours. After removing unreacted substances and HBr by filtration, a stored product brominated at only one place was taken out using a column chromatograph and purified by column chromatography to obtain 1-bromothiophene.
1 equivalent of 1-bromothiophene was dissolved in 20 ml of THF solution, and 1 equivalent of n-BuLi was slowly added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. The mixed solution was stirred for 4 hours and then warmed to room temperature. The dark green solution produced by the reaction was dropped into 1 equivalent of tetraethoxysilane in THF at room temperature and refluxed and mixed for 15 hours. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted tetraethoxysilane and n-BuLi, and then 1-triethoxysilylthiophene was obtained.
1 equivalent of 1-triethoxysilylthiophene was dissolved in 30 ml of THF solution, and 1 equivalent of n-BuLi was slowly added dropwise at 0 ° C. over 10 hours. The mixed solution was stirred for 4 hours and then warmed to room temperature. The dark green solution produced by the reaction was dropped into 1 equivalent of a tetrachlorosilane solution in THF at room temperature, and the mixture was refluxed for 15 hours and mixed. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted tetrachlorosilane and n-BuLi, and then purified by column chromatography to obtain thiophene (a14).
The result of the instrumental analysis of the obtained thiophene (a14) is shown.
1 H NMR (δ CDCl 3 ):
6.5 ppm (m, 2H, C 4 H 2 S)
3.41 ppm (m, 6H, C 2 H 5 )
1.11 ppm (m, 9H, C 2 H 5 )
UV-Vis: 218nm (C 4 H 2 S)
From the above measurement results, it was confirmed that this compound had the structure of the general formula (a14).

<合成例18;片側のみトリエトキシシリル基によってシリル化したシリル化チオフェン(以下、チオフェン(x3)という)の合成>
比較例として、片側のみトリエトキシシリル基によってシリル化したシリル化ベンゼン(x3)を合成例17と同様の方法によって調整した。
<Synthesis Example 18: Synthesis of silylated thiophene (hereinafter referred to as thiophene (x3)) silylated with a triethoxysilyl group only on one side>
As a comparative example, silylated benzene (x3) silylated with a triethoxysilyl group only on one side was prepared in the same manner as in Synthesis Example 17.

Figure 2007145984
Figure 2007145984

<実施例12:チオフェン(a14)の単分子膜のみからなる単一膜、チオフェン(x3)の単分子膜のみからなる単一膜の製造>
製造方法
Siウエハー、石英ガラス基板を(過酸化水素水/硫酸)混合溶液中への浸漬かつ紫外光照射により親水化処理を施し、純水でよく洗浄したものを基板として用いた。調製した基板を用いて、製膜を行った。続いて、以下の工程(1)〜(3)を実施することで、標記の単分子膜を形成した。
<Example 12: Production of a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a14) and a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (x3)>
Production Method A substrate obtained by immersing a Si wafer and a quartz glass substrate in a (hydrogen peroxide / sulfuric acid) mixed solution and subjecting it to hydrophilic treatment by irradiation with ultraviolet light and thoroughly washing with pure water was used as the substrate. Film formation was performed using the prepared substrate. Subsequently, the following steps (1) to (3) were performed to form the title monomolecular film.

工程(1);
まず、チオフェン(a14)の0.2mMトルエン溶液をpH=7の水面上に展開し、トリクロロシリル基における塩素原子の脱離に伴う基板上への吸着反応をLB法を利用して行い、チオフェン(a14)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、チオフェン(a14)単分子膜をpH=2、水温25℃の水中に浸漬させることで、チオフェン(a14)のトリエトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したチオフェン(a14)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (1);
First, a 0.2 mM toluene solution of thiophene (a14) is developed on the water surface at pH = 7, and an adsorption reaction on the substrate accompanying the elimination of the chlorine atom in the trichlorosilyl group is performed using the LB method. A monomolecular film (a14) was prepared. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the thiophene (a14) monomolecular film is immersed in water at pH = 2 and a water temperature of 25 ° C. to cause hydrolysis reaction and condensation reaction of the triethoxysilyl group of thiophene (a14). A thiophene (a14) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

工程(3);
別に、チオフェン(x3)を用い、トリエトキシシリル基の加水分解反応としてpH=、水温25℃の条件とした以外、上記工程(1)と同様の方法によって、チオフェン(x3)の単分子膜を調製した。上記工程(2)と同様の方法による操作は行わなかった。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応チオフェンを除去した。
Step (3);
Separately, a monomolecular film of thiophene (x3) was obtained by the same method as in the above step (1) except that thiophene (x3) was used and the hydrolysis reaction of triethoxysilyl group was adjusted to pH = 2 and water temperature of 25 ° C. Was prepared. The operation by the method similar to the said process (2) was not performed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted thiophene.

膜評価
[膜厚確認]
チオフェン(a14)の単分子膜およびチオフェン(x3)の単分子膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により、膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さはチオフェン(a14)単分子膜では0.34nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。一方、チオフェン(x3)単分子膜では0.40nmであった。また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚はいずれもチオフェンの分子長に相当する0.4nm程度であった。このことから、膜厚の均一な膜が調製できていることが判った。
また原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400:セイコーインスツルメンツ社製)により、チオフェン(a14)単分子膜及びチオフェン(x3)単分子膜の表面形状を10μmサイズで観察したところ、表面の凹凸を示す2乗平均粗さ(RMS)は、チオフェン(a14)単分子膜で0.34nm、チオフェン(x3)単分子膜で0.40nmであり、チオフェン(a14)単分子膜の方が平滑性の高い膜が得られることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using the monomolecular film of thiophene (a14) and the monomolecular film of thiophene (x3) as a sample, the surface morphology of the film was observed at 50 μm size with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.). The film was uniformly formed with a size of 50 μm. The root mean square roughness of the film is 0.34 nm for the thiophene (a14) monomolecular film, and there is no significant difference compared with the value of 0.26 nm for only Si as the substrate. On the other hand, it was 0.40 nm in the thiophene (x3) monomolecular film. When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was about 0.4 nm corresponding to the molecular length of thiophene. From this, it was found that a film having a uniform film thickness was prepared.
Further, when the surface shapes of the thiophene (a14) monomolecular film and the thiophene (x3) monomolecular film were observed with an atomic force microscope (AFM) (SPA400: manufactured by Seiko Instruments Inc.) at a size of 10 μm, the surface irregularities 2 The root mean square roughness (RMS) is 0.34 nm for the thiophene (a14) monomolecular film and 0.40 nm for the thiophene (x3) monomolecular film, and the thiophene (a14) monomolecular film has higher smoothness. Was found to be obtained.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、チオフェン(a14)の単分子膜およびチオフェン(x3)の単分子膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、いずれの膜も190nm付近にピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, UV-visible absorption spectrum measurement was performed by using a monomolecular film of thiophene (a14) and a monomolecular film of thiophene (x3) as a sample (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). Went. As a result, absorption having a peak position near 190 nm was observed in all the films.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、チオフェン(a14)の単分子膜のみからなる単一膜、チオフェン(x3)の単分子膜のみからなる単一膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、いずれの膜も0.42及び0.33nmの面間隔に相当する回折スポットが観測された。これより、いずれの膜も結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
膜の安定性を電子線照射による回折スポットの消失により評価した。チオフェン(x3)単分子膜は1分程度の電子線照射によって回折スポットが消失し、膜の構造が破壊されたのに対して、チオフェン(a14)単分子膜では、5分以上電子線を照射しても回折スポットが観測された。これは、チオフェン(a14)単分子膜では膜の強度が向上していることを示し、膜の基板側および表面側でシロキサンネットワークが形成されている効果であるといえる。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (a14) and a single film consisting only of a monomolecular film of thiophene (x3) were used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.42 and 0.33 nm were observed in both films. From this, it was found that a film with high order of crystal arrangement could be prepared for any film.
The stability of the film was evaluated by the disappearance of the diffraction spot by electron beam irradiation. The thiophene (x3) monomolecular film disappeared by the electron beam irradiation for about 1 minute, and the structure of the film was destroyed, whereas the thiophene (a14) monomolecular film was irradiated with an electron beam for 5 minutes or more. Even a diffraction spot was observed. This indicates that the strength of the thiophene (a14) monomolecular film is improved, and it can be said that this is an effect that a siloxane network is formed on the substrate side and the surface side of the film.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。
まず、チオフェン(a14)単分子膜のpH処理前において、赤外吸収スペクトル測定を行った結果、1285cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
また、チオフェン(a14)単分子膜のpH処理後において、赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
一方、チオフェン(x3)単分子膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は測定されなかった。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed.
First, infrared absorption spectrum measurement was performed before pH treatment of the thiophene (a14) monomolecular film, and as a result, absorption derived from stretching vibration of C—O was confirmed at 1285 cm −1 .
In addition, as a result of infrared absorption spectrum measurement after pH treatment of the thiophene (a14) monomolecular film, absorption derived from the above-mentioned CO disappeared, and broad absorption centering on 3300 cm −1 was confirmed. It was done. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.
On the other hand, as a result of measuring the infrared absorption spectrum of the thiophene (x3) monomolecular film, the absorption derived from the C—O was not measured.

純水による静的接触角測定を行ったところ、チオフェン(a14)単分子膜が27°で、チオフェン(x3)単分子膜が82°であった。チオフェン(a14)単分子膜表面は、シロキサンネットワーク形成によって親水性を示していることが判った。   When the static contact angle was measured with pure water, the thiophene (a14) monolayer was 27 ° and the thiophene (x3) monolayer was 82 °. The thiophene (a14) monomolecular film surface was found to be hydrophilic due to the formation of a siloxane network.

これらのことよりチオフェン(a14)単分子膜は上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、チオフェン(a14)単分子膜、及びチオフェン(x3)単分子膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。pH処理前のチオフェン(a14)単分子膜においてSi(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、チオフェン(a14)単分子膜において、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。また、前記工程(1)においてSiウエハーの代わりに真空紫外線照射によって強制酸化させたアルミ基板を用いること以外、同様の方法によってチオフェン(a14)の単分子膜を調製した。工程(2)のpH処理前の単分子膜の赤外吸収スペクトル測定で、Si−O−Siの振動に帰属される吸収が1100cm−1に観測された。これより、基板側でもシロキサンネットワークが形成されており、化学結合(−Si−O−)によって膜が基板に固定化されているといえる。
From these facts, it can be said that in the thiophene (a14) monomolecular film, the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, according to the above crystallinity confirmation, the interplanar spacing of the thiophene (a14) monomolecular film and the thiophene (x3) monomolecular film was 0.5 nm or less. In the thiophene (a14) monomolecular film before pH treatment, Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond is easily formed by dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules. be able to.
That is, in the thiophene (a14) monomolecular film, it was confirmed that absorption due to C—O disappeared due to pH treatment, and absorption of OH was generated, so that a hydrophilic siloxane network was formed on the film surface. It can be said that. A monomolecular film of thiophene (a14) was prepared by the same method except that an aluminum substrate forcedly oxidized by irradiation with vacuum ultraviolet rays was used instead of the Si wafer in the step (1). In the infrared absorption spectrum measurement of the monomolecular film before the pH treatment in the step (2), absorption attributed to Si—O—Si vibration was observed at 1100 cm −1 . Thus, it can be said that a siloxane network is formed also on the substrate side, and the film is fixed to the substrate by a chemical bond (-Si-O-).

実験例14
<合成例19:トリブトキシシラン−ペリレン−トリエトキシシラン(前記式(c12))の製造>
ナフタレン(アルドリッチ社)をNaNO−TfOH(Tf=CFSO)溶液中で反応させることでナフタレンからビナフチルを合成した。ビナフチルをLiTHFと酸素バブリング下で反応させて、ペリレンを得た。ペリレンに対して1当量のNCSを、CHCl存在下、AcOH中、ペリレンと反応させ、クロロ化を行った。その後、THF溶液中でn−BuLiおよびテトラブトキシシランと反応させ、トリブトキシシラン−ペリレンを得た(収率8%)。
Experimental Example 14
<Synthesis Example 19: Production of Tributoxysilane-Perylene-Triethoxysilane (Formula (c12))>
Naphthalene was synthesized binaphthyl (Aldrich) naphthalene by reaction with NaNO 2 -TfOH (Tf = CF 3 SO 2) solution. Binaphthyl was reacted with LiTHF under oxygen bubbling to obtain perylene. Chlorination was performed by reacting NCS equivalent to perylene with perylene in AcOH in the presence of CHCl 3 . Then, it reacted with n-BuLi and tetrabutoxysilane in a THF solution to obtain tributoxysilane-perylene (yield 8%).

攪拌機、還流冷却機、温度計、滴下漏斗を備えた1リットルガラスフラスコに、乾燥アルゴン気流下でトリブトキシシラン−ペリレン、1当量のテトラエトキシシラン、THF300mlを仕込み、氷冷し、内温25℃以下にて、グリニヤール試薬を2時間かけて滴下し、滴下終了後30℃にて1時間熟成を行った。次いで、反応液を減圧ろ過し、未反応マグネシウムを除去した後、ろ液よりTHF及び未反応のテトラエトキシシランを除き、この溶液を除去して前記式(c12)で示される化合物を得た。
得られた化合物について、赤外吸収測定を行ったところ、波長1050nmにSi−O−Cの吸収が見られた。このことより、得られた化合物にシリル基が含まれることが確認された。
化合物を含むクロロホルム溶液の紫外−可視吸収スペクトル測定を行ったところ、波長378nmに吸収が観測された。この吸収は、分子に含まれるペリレン骨格のπ→π遷移に起因しており、化合物がペリレン骨格を含むことが確認できた。
さらに、化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
8.8ppm(m)(2H 芳香族由来)
7.8ppm(m)(3H 芳香族由来)
6.6ppm(m)(2H 芳香族由来)
6.4ppm(m)(2H 芳香族由来)
3.7ppm(m)(1H 芳香族由来)
3.4ppm(m)(12H ブトキシ基及びエトキシ基のメチレン基由来)
1.4ppm(m)(12H ブトキシ基のメチレン基由来)
1.1ppm(m)(9H エトキシ基のメチル基由来)
1.0ppm(m)(9H ブトキシ基のメチル基由来)
これらの結果から、この化合物がn−トリブトキシシラン−ペリレン−トリエトキシシランであることを確認した。当該化合物をペリレン(c12)という。
A 1-liter glass flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel was charged with tributoxysilane-perylene, 1 equivalent of tetraethoxysilane, and 300 ml of THF under a dry argon stream, cooled on ice, and an internal temperature of 25 ° C. Below, a Grignard reagent was dripped over 2 hours, and it age | cure | ripened at 30 degreeC after completion | finish of dripping for 1 hour. Next, the reaction solution was filtered under reduced pressure to remove unreacted magnesium, and then THF and unreacted tetraethoxysilane were removed from the filtrate. This solution was removed to obtain a compound represented by the formula (c12).
When the obtained compound was subjected to infrared absorption measurement, Si—O—C absorption was observed at a wavelength of 1050 nm. From this, it was confirmed that the obtained compound contains a silyl group.
When the ultraviolet-visible absorption spectrum of the chloroform solution containing the compound was measured, absorption was observed at a wavelength of 378 nm. This absorption was attributed to the π → π * transition of the perylene skeleton contained in the molecule, and it was confirmed that the compound contained a perylene skeleton.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
8.8 ppm (m) (derived from 2H aromatics)
7.8 ppm (m) (from 3H aromatics)
6.6 ppm (m) (derived from 2H aromatics)
6.4 ppm (m) (derived from 2H aromatics)
3.7 ppm (m) (from 1H aromatics)
3.4 ppm (m) (derived from 12H butoxy group and ethoxy group methylene group)
1.4 ppm (m) (derived from methylene group of 12H butoxy group)
1.1 ppm (m) (derived from methyl group of 9H ethoxy group)
1.0 ppm (m) (derived from the methyl group of 9H butoxy group)
From these results, it was confirmed that this compound was n-tributoxysilane-perylene-triethoxysilane. This compound is referred to as perylene (c12).

<実施例13:ペリレン(c12)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜の製造>
工程(1);
まず、ペリレン(c12)の0.01mMトルエン溶液に、実施例1で示した方法で調整した親水性基板を50℃で12時間浸漬させた。基板表面に存在する水酸基とトリエトキシシリル基が反応し、ペリレン(c12)の単分子膜を調製した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ペリレンを除去した。
工程(2)(pH処理);
次に、ペリレン(c12)単分子膜をpH=1、水温50℃の水中に浸漬させることで、ペリレン(c12)のトリブトキシシリル基の加水分解反応および縮合反応を起こさせて、膜表面にシロキサンネットワークを形成したペリレン(c12)単分子膜を形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ペリレンを除去した。
<Example 13: Production of single monomolecular film of perylene (c12) and 2-layer to 5-layer cumulative film>
Step (1);
First, a hydrophilic substrate prepared by the method shown in Example 1 was immersed in a 0.01 mM toluene solution of perylene (c12) at 50 ° C. for 12 hours. A hydroxyl group present on the substrate surface and a triethoxysilyl group reacted to prepare a monomolecular film of perylene (c12). The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted perylene.
Step (2) (pH treatment);
Next, the perylene (c12) monomolecular film is immersed in water at pH = 1 and a water temperature of 50 ° C. to cause hydrolysis and condensation reaction of the tributoxysilyl group of perylene (c12). A perylene (c12) monomolecular film having a siloxane network was formed. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted perylene.

工程(3);
次に、ペリレン(c12)の0.01mMトルエン溶液に、上記工程(2)でペリレン(c12)単分子膜を形成した基板を50℃で12時間浸漬させた。基板表面に存在する水酸基とトリエトキシシリル基が反応し、最下層の単分子膜上に第2層目のペリレン(c12)単分子膜を調製した。さらに、トリブトキシシリル基の加水分解反応として、pH=、水温50℃の条件とした以外、上記工程(2)と同様の方法によって、膜表面にシロキサンネットワークを形成した。得られた基板を有機溶媒にて洗浄して残存する未反応ペリレンを除去した。
Step (3);
Next, the substrate on which the perylene (c12) monomolecular film was formed in the step (2) was immersed in a 0.01 mM toluene solution of perylene (c12) at 50 ° C. for 12 hours. A hydroxyl group present on the substrate surface and a triethoxysilyl group reacted to prepare a second layer of perylene (c12) monomolecular film on the lowermost monomolecular film. Furthermore, a siloxane network was formed on the film surface by the same method as in the above step (2) except that the hydrolysis reaction of the tributoxysilyl group was carried out under the conditions of pH = 1 and water temperature of 50 ° C. The obtained substrate was washed with an organic solvent to remove the remaining unreacted perylene.

工程(4);
さらに、前記した第2番目の単分子膜形成のための工程(3)を、3度繰り返して行うことで、ペリレン(c12)の単分子膜が5層積層されてなる5層累積膜を調製した。
Step (4);
Further, by repeating the step (3) for forming the second monomolecular film described above three times, a five-layer cumulative film in which five monolayers of perylene (c12) are laminated is prepared. did.

膜評価
[膜厚確認]
ペリレン(c12)の2層〜5層累積膜をサンプルとして、原子間力顕微鏡(AFM)(SPA400;セイコーインスツルメンツ社製)により累積膜の表面形態を50μmサイズで観察したところ、50μmサイズで膜は均一に形成されていた。膜の2乗平均粗さはそれぞれ0.31、0.33、0.36、0.39nmと、基板であるSiのみの値0.26nmで比べて顕著な相違は無いことから膜の均一性が高いといえる。
また、膜を力学的処理により切削したところ、膜厚は2層膜で2.8nm、3層膜で4.2nm、4層膜で5.6nm、5層膜で7nmであり、それぞれペリレンの分子長の累積数倍に相当した。このことから、膜厚の均一な膜が調製できていることが判った。
Film evaluation [film thickness confirmation]
Using a 2-5 layer film of perylene (c12) as a sample, the surface morphology of the film was observed with an atomic force microscope (AFM) (SPA400; manufactured by Seiko Instruments Inc.) at a size of 50 μm. It was formed uniformly. The root mean square roughness of the film is 0.31, 0.33, 0.36, and 0.39 nm, respectively, and there is no significant difference compared to the value of 0.26 nm for the substrate Si alone. Can be said to be expensive.
When the film was cut by mechanical treatment, the film thickness was 2.8 nm for the two-layer film, 4.2 nm for the three-layer film, 5.6 nm for the four-layer film, and 7 nm for the five-layer film. This corresponds to a cumulative number of times the molecular length. From this, it was found that a film having a uniform film thickness was prepared.

[主骨格確認]
膜の累積状態を詳細に評価するために、ペリレン(c12)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜をサンプルとして、(UV−3000;島津社製)により、紫外−可視吸収スペクトル測定を行った。結果、いずれの膜も360nm付近にピーク位置を持つ吸収が観測された。
[Main skeleton confirmation]
In order to evaluate the accumulated state of the film in detail, a single monomolecular film of perylene (c12) and a 2 to 5 layer accumulated film were used as samples, and UV-visible absorption spectrum was obtained by (UV-3000; manufactured by Shimadzu Corporation). Measurements were made. As a result, absorption having a peak position near 360 nm was observed in all the films.

[結晶性確認]
「H−7500;日立社製」による電子線回折(ED)測定に基づいて、結晶配列を評価した。試料として、ペリレン(c12)の単一単分子膜および2層〜5層累積膜を用いた。ED測定を行うための基板は、銅メッシュシートに支持膜としてホルムバール膜を貼り付けたものに、表面親水化処理するためにSiOを蒸着させたものを用いた。その結果、いずれの膜でも0.46及び0.34nmの面間隔に相当する回折スポットが観測された。これより、単一膜だけでなく2層〜5層累積膜においても結晶配列の秩序性の高い膜が調製できていることが判った。
[Confirmation of crystallinity]
The crystal arrangement was evaluated based on electron diffraction (ED) measurement by “H-7500; manufactured by Hitachi, Ltd.”. As a sample, a monolayer of perylene (c12) and a 2- to 5-layer cumulative film were used. As a substrate for performing ED measurement, a substrate obtained by adhering a form bar film as a support film to a copper mesh sheet and having SiO 2 deposited for surface hydrophilization treatment was used. As a result, diffraction spots corresponding to plane spacings of 0.46 and 0.34 nm were observed in all films. From this, it was found that not only a single film but also a 2-5 layer cumulative film, a film having a high order of crystal arrangement could be prepared.

[膜表面のシロキサンネットワーク形成確認]
pH処理によって膜表面のシロキサンネットワークが形成されているかどうかを確認するために、pH処理前後の赤外吸収スペクトル測定を実施した。なお、ペリレン(c12)の2層〜5層累積膜におけるpH処理の前後とは、最後のpH処理の前後のことである。
まず、pH処理前において、それぞれの膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、いずれも1290cm−1にC−Oの伸縮振動に由来する吸収が確認された。
一方、pH処理後において、それぞれの膜の赤外吸収スペクトル測定を行った結果、上記のC−Oに由来する吸収は消失し、3300cm−1を中心とするブロードな吸収が確認された。この吸収はOHの伸縮振動に由来する。
[Confirmation of siloxane network formation on film surface]
In order to confirm whether or not a siloxane network on the film surface was formed by the pH treatment, infrared absorption spectrum measurement before and after the pH treatment was performed. In addition, before and after the pH treatment in the two- to five-layer cumulative film of perylene (c12) is before and after the last pH treatment.
First, as a result of measuring the infrared absorption spectrum of each film before pH treatment, absorption derived from stretching vibration of C—O was confirmed at 1290 cm −1 .
On the other hand, after the pH treatment, the infrared absorption spectrum of each film was measured. As a result, the absorption derived from the C—O disappeared and broad absorption centered on 3300 cm −1 was confirmed. This absorption is derived from the stretching vibration of OH.

pH処理後において膜表面にシロキサンネットワークを形成したペリレン(c12)の単分子膜および2層〜5層累積膜の純水の静的接触角を測定したところ、それぞれ27°、27°、28°、29°、30°であった。   When the static contact angles of pure water of the monomolecular film of perylene (c12) having a siloxane network formed on the film surface after the pH treatment and the two-layer to five-layer cumulative film were measured, 27 °, 27 °, and 28 °, respectively. 29 ° and 30 °.

これらのことより上記のpH処理によって膜表面のアルコキシ基が水酸基に変換されていることが言える。
さらに、上記の結晶性確認により、ペリレン(c12)の単分子膜および2層〜5層累積膜の面間隔はいずれも0.5nm以下であった。Si(OH)は非常に反応性が高く、上記の分子間距離では、隣接分子間の水酸基同士の脱水反応により、容易にシロキサン結合を形成することができる。
すなわち、上記にて、ペリレン(c12)の単分子膜および2層〜5層累積膜のいずれにおいても、pH処理によりC−O由来の吸収が消失し、OHの吸収が発生したことを確認できたことより、膜表面に親水性のシロキサンネットワークが形成しているといえる。
From these facts, it can be said that the alkoxy group on the film surface is converted to a hydroxyl group by the pH treatment.
Furthermore, according to the above crystallinity confirmation, the interplanar spacing of the monomolecular film of perylene (c12) and the two-layer to five-layer cumulative film was 0.5 nm or less. Si (OH) 3 is very reactive, and at the above intermolecular distance, a siloxane bond can be easily formed by a dehydration reaction between hydroxyl groups between adjacent molecules.
That is, in the above, it can be confirmed that absorption derived from C—O disappeared due to pH treatment and absorption of OH occurred in both the monomolecular film of perylene (c12) and the accumulated film of 2 to 5 layers. Thus, it can be said that a hydrophilic siloxane network is formed on the film surface.

<実施例14:有機薄膜トランジスタの作製及び電気特性の評価>
図9に示すタイプの有機薄膜トランジスタを作製した。
まずシリコン基板25上にクロム/金を蒸着し、ゲート電極24を作製した。次に、化学気相吸着法により酸化シリコン膜によるゲート絶縁膜23を堆積した。さらに、クロム/金をマスクをかけて蒸着し、ソース電極21及びドレイン電極22を作製した。
作製した電極付の基板に対して紫外光照射を行い、ゲート絶縁膜23表面に親水化処理を施した。得られた基板を用いたこと以外、実施例12と同様の方法により、ペリレン(c12)の5層累積膜を調製し、図9に示すタイプの有機薄膜トランジスタを得た。
トランジスタの電気特性を評価するために、電界効果移動度およびオン/オフ比を測定した。種々の負のゲート電圧を印加しながらソース/ドレイン間の電圧を変化させて流れる電流量を(4155A;HP社製)計測した。その結果、電界効果移動度は約6.4x10−2cm−1−1であり、またオン/オフ比は5桁程度であることが判明した。
<Example 14: Preparation of organic thin film transistor and evaluation of electrical characteristics>
An organic thin film transistor of the type shown in FIG. 9 was produced.
First, chromium / gold was vapor-deposited on the silicon substrate 25 to produce the gate electrode 24. Next, a gate insulating film 23 made of a silicon oxide film was deposited by chemical vapor deposition. Further, chromium / gold was vapor-deposited using a mask, and the source electrode 21 and the drain electrode 22 were produced.
The produced substrate with electrodes was irradiated with ultraviolet light, and the surface of the gate insulating film 23 was hydrophilized. A five-layer cumulative film of perylene (c12) was prepared in the same manner as in Example 12 except that the obtained substrate was used, and an organic thin film transistor of the type shown in FIG. 9 was obtained.
In order to evaluate the electrical characteristics of the transistor, field effect mobility and on / off ratio were measured. The amount of current flowing by changing the voltage between the source / drain while applying various negative gate voltages (4155A; manufactured by HP) was measured. As a result, it was found that the field effect mobility was about 6.4 × 10 −2 cm 2 V −1 s −1 and the on / off ratio was about 5 digits.

本発明において基板に形成させた単分子膜の一例の分子配列を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the molecular arrangement | sequence of an example of the monomolecular film formed in the board | substrate in this invention. 膜表面にシロキサンネットワークを有する単分子膜の一例の分子配列を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the molecular arrangement | sequence of an example of the monomolecular film which has a siloxane network on the film | membrane surface. 図2の単分子膜上にさらに単分子膜を形成してなる2層単分子累積膜の分子配列を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a molecular arrangement of a two-layer monomolecular cumulative film formed by further forming a monomolecular film on the monomolecular film of FIG. 2. 面内電気AFM測定による電導度測定を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the electrical conductivity measurement by an in-plane electric AFM measurement. (A)は1種類の有機化合物(I)を用いた2層累積膜の模式図であり、(B)は2種類の有機化合物(I)を用いた2層累積膜の模式図である。(A) is a schematic diagram of a two-layer cumulative film using one type of organic compound (I), and (B) is a schematic diagram of a two-layer cumulative film using two types of organic compound (I). (A)〜(C)は本発明の有機薄膜トランジスタの一例の概略構成図を示したものである。(A)-(C) show the schematic block diagram of an example of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機光電変換素子の一例の概略構成図を示したものである。The schematic block diagram of an example of the organic photoelectric conversion element of this invention is shown. 本発明の有機EL素子の一例の概略構成図を示したものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of an example of the organic EL element of this invention is shown. 実施例で製造した有機薄膜トランジスタの概略断面図を示したものである。The schematic sectional drawing of the organic thin-film transistor manufactured in the Example is shown. 分子間距離と分子間力との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between intermolecular distance and intermolecular force.

符号の説明Explanation of symbols

1:親水化処理基板、10:SPM装置系のピエゾ素子、11:カンチレバー、12:単分子膜または単分子累積膜、13:金/クロム電極、14:マイカ基板、15:電流計測定手段、20:半導体層、21:ソース電極、22:ドレイン電極、23:ゲート絶縁膜、24:ゲート電極、25:シリコン基板、31:透明電極、32:対向電極、33:n型光導電層、34:p型光導電層、35::有機層、41:陽極、42:陰極、43:発光層、44:正孔輸送層、45:電子輸送層、48:有機層。


1: hydrophilized substrate, 10: SPM device type piezo element, 11: cantilever, 12: monomolecular film or monomolecular cumulative film, 13: gold / chromium electrode, 14: mica substrate, 15: ammeter measuring means, 20: semiconductor layer, 21: source electrode, 22: drain electrode, 23: gate insulating film, 24: gate electrode, 25: silicon substrate, 31: transparent electrode, 32: counter electrode, 33: n-type photoconductive layer, 34 : P-type photoconductive layer, 35 :: organic layer, 41: anode, 42: cathode, 43: light emitting layer, 44: hole transport layer, 45: electron transport layer, 48: organic layer.


Claims (15)

一般式(I);
Figure 2007145984
(式中、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、A〜Aは脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす;Bは2価の有機基である)で表される有機化合物を用いて形成されてなり、膜表面にシロキサンネットワークを有することを特徴とするシロキサン系分子膜。
General formula (I);
Figure 2007145984
(In the formula, A 1 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and A 1 to A 6 are elimination reactivity. Satisfying the relationship of A 1 to A 3 > A 4 to A 6 ; B is a divalent organic group), and has a siloxane network on the film surface A characteristic siloxane-based molecular film.
基板上に化学結合によって固定化されてなる請求項1に記載のシロキサン系分子膜。   The siloxane-based molecular film according to claim 1, which is immobilized on a substrate by a chemical bond. 前記分子膜が単一単分子膜または単分子累積膜の構造を有する請求項1または2に記載のシロキサン系分子膜。   The siloxane-based molecular film according to claim 1 or 2, wherein the molecular film has a structure of a single monomolecular film or a monomolecular cumulative film. 有機基Bが配向してなる請求項1〜3のいずれかに記載のシロキサン系分子膜。   The siloxane-based molecular film according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic group B is oriented. 有機基Bが、直鎖状単環系芳香族化合物、直鎖状縮合系芳香族化合物、直鎖状単環系複素環化合物、直鎖状縮合系複素環化合物、直鎖状飽和脂肪族化合物、またはそれらの化合物が2〜30個結合した化合物に由来の基である請求項1〜4のいずれかに記載のシロキサン系分子膜。   The organic group B is a linear monocyclic aromatic compound, a linear condensed aromatic compound, a linear monocyclic heterocyclic compound, a linear condensed heterocyclic compound, or a linear saturated aliphatic compound. Or a siloxane-based molecular film according to any one of claims 1 to 4, which is a group derived from a compound in which 2 to 30 of these compounds are bonded. 有機基Bが、直鎖状単環系芳香族化合物、直鎖状単環系複素環化合物、直鎖状飽和脂肪族化合物、またはそれらの化合物が2〜30個結合した化合物、または直鎖状縮合系芳香族化合物に由来する基である請求項1〜5のいずれかに記載のシロキサン系分子膜。   Organic group B is a linear monocyclic aromatic compound, a linear monocyclic heterocyclic compound, a linear saturated aliphatic compound, a compound in which 2 to 30 of these compounds are bonded, or a linear The siloxane molecular film according to any one of claims 1 to 5, which is a group derived from a condensed aromatic compound. 〜AとA〜Aとの組み合わせが以下の(1)〜(4)のいずれかのものである請求項1〜6のいずれかに記載のシロキサン系分子膜;
(1)A〜Aがそれぞれ独立してハロゲン原子であり、A〜Aがそれぞれ独立してアルコキシ基である;
(2)A〜Aがそれぞれ独立してハロゲン原子であり、A〜Aがそれぞれ独立してアルキル基である;
(3)A〜Aがそれぞれ独立して炭素数1〜2のアルコキシ基であり、A〜Aがそれぞれ独立して炭素数3〜4のアルコキシ基である;および
(4)A〜Aがそれぞれ独立して炭素数1〜2のアルコキシ基であり、A〜Aがそれぞれ独立して炭素数3〜8のアルキル基である。
A combination of A 1 to A 3 and A 4 to A 6 is one of the following (1) to (4): The siloxane-based molecular film according to any one of claims 1 to 6;
(1) A 1 to A 3 are each independently a halogen atom, and A 4 to A 6 are each independently an alkoxy group;
(2) A 1 to A 3 are each independently a halogen atom, and A 4 to A 6 are each independently an alkyl group;
(3) A 1 to A 3 are each independently an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, A 4 to A 6 are each independently an alkoxy group having 3 to 4 carbon atoms; and (4) A 1 to A 3 are each independently an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, and A 4 to A 6 are each independently an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.
(式) H−B−MgX (2)
(式中、Bは2価の有機基であり、Xはハロゲン原子である)で示される化合物と、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (3)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基である)で示される化合物とを反応させて、
(式) H−B−Si(A)(A)(A) (4)
を合成し、
式(4)中、Bにハロゲン原子を結合させ、エトキシエタン又はテトラヒドロフラン(THF)の存在下で、マグネシウムやリチウム金属と反応させて
(式) MgX−B−Si(A)(A)(A)又はLiX−B−Si(A)(A)(A) (5)
で示される化合物を合成した後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (6)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす)で示される化合物と反応させて、一般式(I)の有機化合物を得ることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のシロキサン系分子膜を製造する方法。
(Formula) H-B-MgX (2)
(Wherein B is a divalent organic group and X is a halogen atom);
(Formula) Y 1 -Si (A 1) (A 2) (A 3) (3)
(Wherein Y 1 is a halogen atom, and A 1 to A 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms). Reaction with the compound
(Formula) H-B-Si (A 1) (A 2) (A 3) (4)
Synthesize
In the formula (4), a halogen atom is bonded to B and reacted with magnesium or lithium metal in the presence of ethoxyethane or tetrahydrofuran (THF) (formula) MgX-B-Si (A 1 ) (A 2 ) (A 3) or LiX-B-Si (A 1 ) (A 2) (A 3) (5)
After synthesizing the compound represented by
(Formula) Y 2 -Si (A 4) (A 5) (A 6) (6)
(Wherein Y 2 is a halogen atom, and A 4 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and is eliminated. The organic compound of the general formula (I) is obtained by reacting with a compound represented by the formula (I satisfies A 1 to A 3 > A 4 to A 6 ). A method for producing the siloxane molecular film according to claim 1.
(式) X−B−X (8)
(式中、Bは2価の有機基であり、X及びXは、それぞれ異なって、ハロゲン原子である。)で示される化合物を、マグネシウム又はリチウムからなる金属触媒を用いてグリニヤール反応剤とした後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (3)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基である)で示される化合物と反応させ、下記式で表されるグリニヤール反応剤
(式) Si(A)(A)(A)−B−MgX (9)
を得、その後、
(式) Y−Si(A)(A)(A) (6)
(式中、Yはハロゲン原子であり、A〜Aはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基または炭素数1〜18のアルキル基であり、脱離反応性についてA〜A>A〜Aの関係を満たす)で示される化合物と(式9)で示される化合物とを反応させて、一般式(I)の有機化合物を得ることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のシロキサン系分子膜を製造する方法。
(Formula) X 1 -B-X 2 ( 8)
(Wherein B is a divalent organic group, X 1 and X 2 are different from each other and are a halogen atom), and a Grignard reactant using a metal catalyst comprising magnesium or lithium. And then
(Formula) Y 1 -Si (A 1) (A 2) (A 3) (3)
(Wherein Y 1 is a halogen atom, and A 1 to A 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms). Grignard reactant represented by the following formula (formula) Si (A 1 ) (A 2 ) (A 3 ) -B-MgX 2 (9)
And then
(Formula) Y 2 -Si (A 4) (A 5) (A 6) (6)
(Wherein Y 2 is a halogen atom, and A 4 to A 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and is eliminated. A compound represented by (formula 9) and a compound represented by (formula 9) are reacted with each other to obtain an organic compound of the general formula (I), which satisfies the relationship of A 1 to A 3 > A 4 to A 6 A method for producing a siloxane-based molecular film according to any one of claims 1 to 7.
(1)一般式(I)に記載の有機化合物におけるA〜Aを有するシリル基と基板表面とを反応させ、基板に直接吸着した単分子層からなる単一単分子膜を形成する工程、
(2)未反応の有機化合物を非水系溶媒を用いて洗浄除去する工程、
(3)得られた単分子膜の膜表面側に存在する未反応シリル基の加水分解反応および縮合反応によってシロキサンネットワークを形成させる工程、および
(4)シロキサンネットワークを形成させた膜表面における未反応の水酸基を吸着反応のサイトとして、一般式(I)の有機化合物からなる単分子膜を累積させる工程を含んでなることを特徴とする請求項8または9に記載のシロキサン系分子膜の製造方法。
(1) A step of reacting a silyl group having A 1 to A 3 in the organic compound described in the general formula (I) with a substrate surface to form a monomolecular film composed of a monomolecular layer directly adsorbed on the substrate. ,
(2) a step of washing and removing unreacted organic compounds using a non-aqueous solvent;
(3) a step of forming a siloxane network by hydrolysis reaction and condensation reaction of unreacted silyl groups existing on the film surface side of the obtained monomolecular film, and (4) unreacted on the film surface on which the siloxane network is formed. A method for producing a siloxane-based molecular film according to claim 8 or 9, comprising the step of accumulating monomolecular films composed of the organic compound of the general formula (I) using the hydroxyl group of the compound as an adsorption reaction site. .
基板が表面に水酸基を有することを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のシロキサン系分子膜の製造方法。   The method for producing a siloxane-based molecular film according to any one of claims 8 to 10, wherein the substrate has a hydroxyl group on the surface. 請求項1〜7のいずれかに記載のシロキサン系分子膜を有する有機デバイス。   The organic device which has a siloxane type molecular film in any one of Claims 1-7. 有機デバイスが少なくとも、基板、該基板上に形成されるゲート電極、該ゲート電極上に形成されるゲート絶縁膜、および該ゲート絶縁膜と接触して、または非接触で具備されるソース電極、ドレイン電極および半導体層を有してなる有機薄膜トランジスタであり、半導体層および/またはゲート絶縁膜がシロキサン系分子膜であることを特徴とする請求項12に記載の有機デバイス。   The organic device includes at least a substrate, a gate electrode formed on the substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, and a source electrode and a drain provided in contact with or non-contact with the gate insulating film The organic device according to claim 12, wherein the organic device is an organic thin film transistor having an electrode and a semiconductor layer, and the semiconductor layer and / or the gate insulating film is a siloxane-based molecular film. 有機デバイスが少なくとも、透明電極と対向電極との間に有機層を有してなる有機光電変換素子であり、有機層がシロキサン系分子膜であることを特徴とする請求項12に記載の有機デバイス。   The organic device according to claim 12, wherein the organic device is an organic photoelectric conversion element having at least an organic layer between a transparent electrode and a counter electrode, and the organic layer is a siloxane-based molecular film. . 有機デバイスが少なくとも、陽極と陰極との間に有機層を有してなる有機EL素子であり、有機層がシロキサン系分子膜であることを特徴とする請求項12に記載の有機デバイス。


The organic device according to claim 12, wherein the organic device is an organic EL element having an organic layer between at least an anode and a cathode, and the organic layer is a siloxane-based molecular film.


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