JP2762044B2 - Method and apparatus for producing molecular alignment film - Google Patents

Method and apparatus for producing molecular alignment film

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JP2762044B2
JP2762044B2 JP6331095A JP33109594A JP2762044B2 JP 2762044 B2 JP2762044 B2 JP 2762044B2 JP 6331095 A JP6331095 A JP 6331095A JP 33109594 A JP33109594 A JP 33109594A JP 2762044 B2 JP2762044 B2 JP 2762044B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、減圧状態において、固
体の原料有機化合物にレーザーを照射し有機分子を励起
・活性化させて、対面に配置した基板上に有機分子を析
出させて薄膜を作製する過程において、薄膜を構成する
有機分子の配列を制御する分子配向膜の製造方法及び装
置に関する。本発明の方法により製造された配向膜は、
焦電性、圧電性、電気伝導性等の電気的性質、非線形
性、電気光学性(ポッケルス効果等)の光学的性質を持
つ機能材料等に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of irradiating a solid raw material organic compound with a laser under reduced pressure to excite and activate the organic molecules, thereby precipitating the organic molecules on a substrate disposed on the opposite side to form a thin film. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a molecular alignment film for controlling an arrangement of organic molecules constituting a thin film in a production process. The alignment film produced by the method of the present invention,
It can be used as a functional material having electrical properties such as pyroelectricity, piezoelectricity, and electrical conductivity, and optical properties such as non-linearity and electro-optics (such as the Pockels effect).

【0002】[0002]

【従来の技術】配向膜を製造する方法として、(1)機
械的延伸法、(2)電場印加法(ポーリング)、(3)
ラビング法、(4)エピタキシャル法、(5)L−B法
等が提案されている。以下、それぞれの方法について簡
単に説明する。 (1) 機械的延伸法とは、高分子フィルムを特定温度
領域(二次転移域)に加熱し、一軸(横もしくは縦方
向)又は二軸(横と縦の両方向)方向に所定速度にて伸
ばし、構成分子の配列制御を行う方法であり、特に引っ
張り、曲げ等の機械的強度を増大させることが可能であ
る(例えば、JOURNAL OF POLYMER
SCIENCE、VOL.59.413−423頁(1
962)参照)。 (2) 電場印加法(ポーリング)は、薄膜の上下に電
極を取り付け、薄膜の温度を二次転移点付近に加熱した
後、数十MV(メガボルト)/m の電圧を薄膜に印加し、
双極子モーメントを持つ分子を反転配向する手法である
(例えば、化学と工業、第43巻第9号(1990)、
第99頁〜第101頁参照)。また、上部電極を取り付
けず、コロナ放電を発生させ、同様な処理を行う方法も
ある。 (3) ラビング法は、1911年にMaugainに
より見い出された方法であり、布や紙等で基板の表面を
一方向にならした後、例えば、ポリアミノ酸の濃厚溶液
(m−クレゾール20wt%)を基板表面に滴下し、分子
配向を行うものや、同様の溶液を2枚のガラス基板等の
間にはさみ、一方をずらすことにより分子配向を行う手
法である(例えば、JOURNAL OF POLYM
ER SCIENCE、VOL.59.139−153
頁(1962)参照)。 (4) エピタキシャル法は、分子と基板との相互作用
効果により分子配列を制御するものである。雲母(10
0面)、KCl(313面)の特定面への白金フタロシ
アニンの報告等、数多く報告されている。 (5) L−B(ラングミュア・ブロジェット)法は、
ウェット法であり、水面上に展開したステアリン酸等の
単分子膜を基板上に物理的に累積させる配向制御法であ
る。分子レベルでの構造制御が可能である。また、磁力
を利用した有機薄膜製造方法が特開平4−178434
号公報に記載されているが、原料を気化させた後、フォ
トンビームを照射している。
2. Description of the Related Art As methods for producing an alignment film, (1) a mechanical stretching method, (2) an electric field application method (polling), and (3)
A rubbing method, (4) an epitaxial method, and (5) an LB method have been proposed. Hereinafter, each method will be briefly described. (1) The mechanical stretching method is that a polymer film is heated to a specific temperature region (secondary transition region) and uniaxially (horizontally or vertically) or biaxially (both horizontally and vertically) at a predetermined speed. This is a method of stretching and controlling the arrangement of constituent molecules, and in particular, it is possible to increase mechanical strength such as pulling and bending (for example, JOURNAL OF POLYMER).
SCIENCE, VOL. 59.413-423 (1
962)). (2) In the electric field application method (poling), electrodes are attached to the top and bottom of a thin film, and after heating the temperature of the thin film near the secondary transition point, a voltage of several tens of MV (megavolt) / m is applied to the thin film.
This is a method of inverting a molecule having a dipole moment (for example, Chemistry and Industry, Vol. 43, No. 9 (1990),
(See pages 99-101). There is also a method in which a corona discharge is generated without attaching an upper electrode, and a similar process is performed. (3) The rubbing method is a method discovered by Maugain in 1911. After the surface of the substrate is made unidirectional with a cloth, paper, or the like, for example, a concentrated solution of polyamino acid (m-cresol 20 wt%) is used. This is a method of performing molecular orientation by dropping on a substrate surface, or sandwiching a similar solution between two glass substrates or the like and shifting one of them to perform molecular orientation (for example, JOURNAL OF POLYM).
ER SCIENCE, VOL. 59.139-153
Pg. (1962)). (4) In the epitaxial method, the molecular arrangement is controlled by the interaction effect between the molecule and the substrate. Mica (10
No. 0) and a report of platinum phthalocyanine on a specific surface of KCl (313). (5) The LB (Langmuir-Blodgett) method is as follows:
It is a wet method, and is an orientation control method in which a monomolecular film of stearic acid or the like developed on the water surface is physically accumulated on the substrate. Structural control at the molecular level is possible. Japanese Patent Laid-Open No. 4-178434 discloses a method for producing an organic thin film utilizing magnetic force.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, a raw material is vaporized and then irradiated with a photon beam.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、つ
ぎのような問題点を有している。 (1) 機械的延伸法では、基板に堆積した薄膜の処理
は困難であり、フィルム等形状に限定がある。 (2) 電場印加法では、基板上に堆積した薄膜又はフ
ィルムにおいて、いずれも処理可能であるが、印加電圧
が数十MVと高電圧であるため、耐電圧性の低い有機物質
では処理が困難である。また、印加電圧の方向も薄膜面
に対し垂直方向に限定され、これにより配向制御方向も
限定を受ける。 (3) ラビング処理及びエピタキシャル法では、基板
選択が特定基板に限定される。 (4) L−B法では、水面上に展開する化合物に限定
される。
The above prior art has the following problems. (1) In the mechanical stretching method, it is difficult to treat a thin film deposited on a substrate, and the shape of the film is limited. (2) In the electric field application method, any of thin films or films deposited on a substrate can be treated, but since the applied voltage is as high as several tens of MV, it is difficult to treat with an organic substance having low withstand voltage. It is. In addition, the direction of the applied voltage is also limited to the direction perpendicular to the thin film surface, thereby limiting the orientation control direction. (3) In the rubbing process and the epitaxial method, the selection of the substrate is limited to a specific substrate. (4) The LB method is limited to compounds that develop on the water surface.

【0004】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、レーザーアブレーション(飛翔)
による有機薄膜作製とともに、磁力を印加し、薄膜を構
成する有機分子の配列を制御する分子配向膜の製造方法
及び装置を提供することにある。
[0004] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide laser ablation (flying).
It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a molecular orientation film which controls the arrangement of organic molecules constituting a thin film by applying a magnetic force together with the production of an organic thin film by the method described above.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明の分子配向膜の製造方法は、図1
及び図2に示すように、反応チャンバー14内に、ビニ
ル基、カルボニル基、メチレン基、シアノ基及びベンゼ
ン環の少なくともいずれかを有する固体の原料有機化合
物16を配置するとともに、反応チャンバー14内に磁
力を印加して磁場空間を作り、この反応チャンバー14
内を排気して減圧状態にした後、レーザーを原料有機化
合物16に照射し有機分子を励起・活性化させて、有機
分子を飛び出させ、反応チャンバー14内の磁力が印加
された空間内で原料有機化合物16の対面に配置され
基板20上に、励起された有機分子を析出させて薄膜を
作製するとともに、薄膜を構成する有機分子の配列を
応チャンバー14内に印加された磁力により制御するよ
うに構成される。この場合、反応チャンバー14内を1
−3〜10−8Torr、望ましくは10−5〜10
−7Torrの減圧状態に排気すれば十分である。26
は分子配向膜である。
In order to achieve the above object, a method for producing a molecular alignment film according to the present invention is shown in FIG.
And as shown in FIG. 2, the reaction chamber 14, vinylene
Group, carbonyl group, methylene group, cyano group and benzene
A raw material organic compound 16 having at least one of a ring and a magnetic field is applied to the reaction chamber 14 to create a magnetic field space.
After the inside is evacuated to a reduced pressure state, a laser is irradiated to the raw material organic compound 16 to excite and activate the organic molecules, to eject the organic molecules, and to apply the magnetic force in the reaction chamber 14.
Within the substrate 20 disposed facing the raw material organic compound 16 in a space is, together with the precipitate the excited organic molecules to produce a thin film, anti array of organic molecules constituting the film
It is configured to be controlled by a magnetic force applied in the reaction chamber 14 . In this case, the inside of the reaction chamber 14 is 1
0 -3 to 10 -8 Torr, preferably 10 -5 to 10 Torr
It is sufficient to evacuate to a reduced pressure of -7 Torr. 26
Is a molecular alignment film.

【0006】上記の方法を実施するにあたり、図2に示
すように、反応チャンバー14内に固体の原料有機化合
物16を配置するとともに、対面に薄膜を堆積させる基
板20を、磁力印加方向を考慮し、角度を決め設置す
る。この後、反応チャンバー14内を真空排気し所定圧
に減圧し、基板表面の温度を制御した後、原料有機化合
物へレーザーを照射し分子を励起・活性化させ薄膜作製
を行う。この時、基板20には所定方向に磁力が印加さ
れているので、薄膜を構成する分子は磁力により配向さ
れる。
In carrying out the above-mentioned method, as shown in FIG. 2, a solid raw material organic compound 16 is disposed in a reaction chamber 14 and a substrate 20 on which a thin film is to be deposited is taken into consideration in consideration of the direction of application of a magnetic force. , Set the angle. Thereafter, the inside of the reaction chamber 14 is evacuated and reduced to a predetermined pressure to control the temperature of the substrate surface. Then, a laser is irradiated to the raw material organic compound to excite and activate molecules to form a thin film. At this time, since a magnetic force is applied to the substrate 20 in a predetermined direction, molecules constituting the thin film are oriented by the magnetic force.

【0007】上記の方法において、基板20の角度を変
えることにより、磁力印加方向を制御することが好まし
い。また、反応チャンバー14のレーザー導入口12側
の集光ミラー44を移動させて、原料有機化合物16へ
のレーザー照射位置を変化させ、原料有機化合物16か
らレーザー励起により発生する有機分子の飛翔方向を制
御することが好ましい。さらに、原料有機化合物16を
回転移動させて、原料有機化合物16へのレーザー照射
位置を変化させ、原料有機化合物16からレーザー励起
により発生する有機分子の飛翔方向を制御することが好
ましい。これにより、基板径の大きさ(50mm角程度)
が変化しても、均一な薄膜作製が可能である。
In the above method, it is preferable to control the direction in which the magnetic force is applied by changing the angle of the substrate 20. Further, the focusing mirror 44 on the side of the laser inlet 12 of the reaction chamber 14 is moved to change the laser irradiation position on the raw organic compound 16, so that the flight direction of the organic molecules generated by the laser excitation from the raw organic compound 16 is changed. It is preferable to control. Further, it is preferable to rotate the raw material organic compound 16 to change the laser irradiation position on the raw material organic compound 16 and control the flight direction of organic molecules generated by laser excitation from the raw material organic compound 16. With this, the size of the substrate diameter (about 50 mm square)
Even if the value changes, a uniform thin film can be produced.

【0008】レーザーとしては、紫外域から赤外域のい
ずれの波長、すなわち0.19〜11μm 、望ましくは
1〜4μm が可能であり、連続発振又はパルス発振のい
ずれの方式を採用することができる。原料有機化合物と
して、重合性化合物では、化1に示すような、1−4フ
ェニレンビス{4−〔6(アクリロイルオキシ)ヘキシ
ルオキシ〕ベンゾエート}等のアクリル酸誘導体、非重
合性化合物では、化2に示すような、パラシアノフェニ
ルメトキシベンゾエート等が、一例としてあるが、ベン
ゼン環への置換基の導入又は水素分子のハロゲン分子へ
の置換等幅広い化合物を用いることができる。
The laser can have any wavelength from the ultraviolet region to the infrared region, that is, from 0.19 to 11 μm, and preferably from 1 to 4 μm, and can employ either continuous oscillation or pulse oscillation. As a raw material organic compound, a polymerizable compound is an acrylic acid derivative such as 1-4 phenylenebis {4- [6 (acryloyloxy) hexyloxy] benzoate} as shown in Chemical formula 1, and a non-polymerizable compound is Chemical formula 2 As examples, paracyanophenylmethoxybenzoate and the like are shown as examples, but a wide range of compounds such as introduction of a substituent on a benzene ring or substitution of a hydrogen molecule with a halogen molecule can be used.

【0009】[0009]

【化1】 Embedded image

【0010】[0010]

【化2】 Embedded image

【0011】レーザー照射時のレーザー強度は、0.1
〜500mJ/cm2 ・パルス、望ましくは5〜300mJ/
cm2 ・パルスである。基板温度は30〜500℃、望ま
しくは100〜300℃である。薄膜堆積用基板として
は、有機材料、無機材料、金属材料のいずれを用いても
良い。磁力強度は、0.01〜40T 、望ましくは1〜
20T である。磁力印加方法は、0度(水平)から90
度(垂直)の範囲でいずれも可能である。さらに、薄膜
を基板に形成する過程において、紫外光レーザー、例え
ばレーザー強度として、0.1〜10mJ/cm2 ・パル
ス、望ましくは1〜5mJ/cm2 ・パルスを基板に照射
し、薄膜を構成する分子の反応・配向を促進させること
も可能である。
The laser intensity at the time of laser irradiation is 0.1
~ 500mJ / cm 2 · pulse, desirably 5-300mJ /
cm 2 · pulse. The substrate temperature is 30 to 500C, preferably 100 to 300C. As the thin film deposition substrate, any of an organic material, an inorganic material, and a metal material may be used. The magnetic strength is 0.01 to 40T, preferably 1 to
20T. Magnetic force can be applied from 0 degree (horizontal) to 90 degrees.
Any of them is possible within the range of degrees (vertical). Furthermore, in the process of forming the thin film on the substrate, the substrate is irradiated with an ultraviolet laser, for example, a laser intensity of 0.1 to 10 mJ / cm 2 · pulse, preferably 1 to 5 mJ / cm 2 · pulse to form the thin film. It is also possible to promote the reaction / orientation of the molecules.

【0012】本発明の分子配向膜の製造装置は、図1及
び図2に示すように、真空排気系10に接続され、一端
にレーザー導入口12を有する反応チャンバー14と、
この反応チャンバー14に隣接して配置された、反応チ
ャンバー内に磁力を印加して薄膜を構成する有機分子の
配列を制御するための磁力発生装置15と、この反応チ
ャンバー14内に配置され、ビニル基、カルボニル基、
メチレン基、シアノ基及びベンゼン環の少なくともいず
れかを有する固体の原料有機化合物16を取り付けるた
めのターゲットホルダー18と、反応チャンバー14内
に配置され、ターゲットホルダー18に対面して空間を
介して配置された成膜用の基板20と、この基板20を
取り付けるための基板ホルダー22と、ターゲットホル
ダー18に取り付けられた原料有機化合物16にレーザ
ーを照射するためのレーザー発振器24と、からなって
いる。40、42は反射ミラーである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the apparatus for producing a molecular alignment film according to the present invention includes a reaction chamber 14 connected to a vacuum exhaust system 10 and having a laser inlet 12 at one end.
Disposed adjacent to the reaction chamber 14, reaction Ji
A magnetic force is applied to the chamber to remove the organic molecules that make up the thin film.
A magnetic force generator 15 for controlling the arrangement, and a vinyl group, a carbonyl group,
At least one of a methylene group, a cyano group and a benzene ring
A target holder 18 for mounting a solid raw material organic compound 16 having the same, a film-forming substrate 20 arranged in the reaction chamber 14 and arranged via a space facing the target holder 18; It comprises a substrate holder 22 for mounting the substrate 20 and a laser oscillator 24 for irradiating the raw organic compound 16 mounted on the target holder 18 with a laser. 40 and 42 are reflection mirrors.

【0013】上記の装置において、磁力発生装置を水平
型磁力発生装置とすることが好ましい。また、ターゲッ
トホルダー18に冷却手段48を接続し、基板ホルダー
22に加熱手段46を接続し、冷却手段48及び加熱手
段に制御器50を接続することが好ましい。また、レー
ザー発振器24と反応チャンバー14との間に集光ミラ
ー44を配置し、この集光ミラー44を、原料有機化合
物へのレーザー照射位置を変化させ、原料有機化合物か
らレーザー励起により発生する有機分子の飛翔方向を制
御できるように前後左右に移動可能であるように構成す
ることが好ましい。また、基板ホルダー22が、基板の
角度を変えて磁力印加方向を制御できるように揺動可能
又は/及び回動可能であるように構成し、さらに、ター
ゲットホルダー18が、原料有機化合物へのレーザー照
射位置を変化させ、原料有機化合物からレーザー励起に
より発生する有機分子の飛翔方向を制御できるように
動可能又は/及び回動可能であるように構成することが
好ましい。これらの構成は適宜組み合わせられる。基板
ホルダー22は、軸54を中心に図2の紙面と同じ面方
向に回動(揺動)したり、又は/及び基板ホルダー22
が図2の紙面に垂直方向に回動したりするように構成さ
れる。同様に、ターゲットホルダー18も、軸56を中
心に図2の紙面と同じ面方向に回動(揺動)したり、又
は/及びターゲットホルダー18が図2の紙面に垂直方
向に回動したりするように構成される。このようにする
ことにより、基板20に対する磁力の方向を任意に変更
することができる。52はサーモカップルである。
In the above device, the magnetic force generator is preferably a horizontal magnetic force generator. Further, it is preferable that the cooling means 48 be connected to the target holder 18, the heating means 46 be connected to the substrate holder 22, and the controller 50 be connected to the cooling means 48 and the heating means. Further, a condenser mirror 44 is disposed between the laser oscillator 24 and the reaction chamber 14, and the condenser mirror 44 is used as a raw material compound.
The laser irradiation position on the object is changed,
Control the flight direction of organic molecules generated by laser excitation
It is preferable to be configured to be able to move back and forth and left and right so that it can be controlled . The substrate holder 22 is a substrate
By changing the angle and configured to be swingable and / or rotated to be able to control the magnetic force application direction, further, the target holder 18, the laser irradiation to the raw material organic compound
By changing the irradiation position, from raw material organic compound to laser excitation
It is preferable to be configured to be swingable and / or rotatable so that the flying direction of the generated organic molecules can be controlled . These configurations are appropriately combined. The substrate holder 22 rotates (oscillates) about the shaft 54 in the same plane direction as the paper surface of FIG.
Are configured to rotate in the direction perpendicular to the plane of FIG. Similarly, the target holder 18 also rotates (swings) about the shaft 56 in the same plane direction as the paper of FIG. 2 or / and rotates the target holder 18 in the direction perpendicular to the paper of FIG. It is configured to By doing so, the direction of the magnetic force on the substrate 20 can be arbitrarily changed. 52 is a thermocouple.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、適宜変更して実施することが可能なもので
ある。 実施例1 図1及び図2に示す装置において、磁力印加下に、赤外
光レーザーアブレーションにより分子配向膜を作製し
た。すなわち、成膜室である反応チャンバー内に、ター
ゲットとして固体の原料有機化合物1−4フェニレンビ
ス{4−〔6(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ〕
ベンゾエート}及び基板(フッ化カルシウム製)を取り
付け、真空排気系により成膜装置室内を10-6Torrに排
気した。この後、以下に示す条件によって、赤外光レー
ザーを30分間照射し、薄膜を作製した。磁力の印加
は、基板温度を室温から140℃へ昇温・保持し、再
度、室温まで降温させる過程において行った。 レーザー波長 :1.064μm (Nd:YA
Gレーザ、Qスイッチパルス) レーザー強度 :100mJ/cm2 ・パルス レーザー繰り返し周波数:10Hz 原料化合物と基板間距離:25mm(図2におけるDの距
離) 基板温度 :140℃、原料化合物温度:
30℃ 磁力強度 :15T 、基板に対する磁力印
加方向:45度
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples, and can be implemented with appropriate modifications. Example 1 In the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, a molecular alignment film was formed by infrared laser ablation under application of a magnetic force. That is, a solid raw material organic compound 1-4phenylenebis {4- [6 (acryloyloxy) hexyloxy] is used as a target in a reaction chamber which is a film forming chamber.
Benzoate II and a substrate (made of calcium fluoride) were attached, and the inside of the film forming apparatus chamber was evacuated to 10 -6 Torr by a vacuum evacuation system. Thereafter, the film was irradiated with an infrared laser for 30 minutes under the conditions described below to produce a thin film. The application of the magnetic force was performed in the process of raising and maintaining the substrate temperature from room temperature to 140 ° C. and then lowering the temperature again to room temperature. Laser wavelength: 1.064 μm (Nd: YA
G laser, Q switch pulse) Laser intensity: 100 mJ / cm 2 · pulse Laser repetition frequency: 10 Hz Distance between raw compound and substrate: 25 mm (distance D in FIG. 2) Substrate temperature: 140 ° C., raw compound temperature:
30 ° C. Magnetic strength: 15 T, direction of magnetic force applied to the substrate: 45 degrees

【0015】原料のKBr錠剤法による赤外スペクトル
を図3に、得られた薄膜の赤外スペクトル(透過法)を
図4に示す。原料化合物には特徴的なピークとして、未
端ビニル(CH2 =CH−)の基準面外変角振動の倍音
が1900cm-1付近に、C=Cの伸縮振動が1640cm
-1付近に、ビニル基(CH2 =CH−)のCH2 の面外
変角振動が1420cm-1付近にある。また、3250cm
-1のピークはKBrの水和物に由来する吸収である。一
方、図4に示す薄膜の赤外スペクトルでは、上記のピー
クに減少が見られ、重合反応が進んでいることがわか
る。
FIG. 3 shows the infrared spectrum of the raw material according to the KBr tablet method, and FIG. 4 shows the infrared spectrum (transmission method) of the obtained thin film. As the characteristic peaks of the raw material compound, the overtone of the out-of-plane bending vibration of unterminated vinyl (CH 2 CHCH—) is around 1900 cm −1 , and the stretching vibration of CCC is 1640 cm −1.
At around −1 , the out-of-plane bending vibration of CH 2 of the vinyl group (CH 2 CHCH—) is at around 1420 cm −1 . In addition, 3250cm
The peak at -1 is the absorption derived from the hydrate of KBr. On the other hand, in the infrared spectrum of the thin film shown in FIG. 4, the peaks mentioned above decrease, indicating that the polymerization reaction is progressing.

【0016】図5は、薄膜を偏光赤外法により測定した
差スペクトル(平行偏光スペクトルから垂直偏光スペク
トルを引いたもの)を示す。薄膜を構成する分子の配列
がランダム、すなわち制御されていない場合は、差スペ
クトルにピークの差がないか、メチレン基(−CH
2 −)のCH間の伸縮振動部(2900cm-1付近)、カ
ルボニル(−C=O)の伸縮振動部(1730cm-1
近)、ベンゼンの面内骨格振動部(1600cm-1、15
00cm-1、1100cm-1付近)の各ピークにおいて顕著
な差が見られることにより、薄膜作製過程とともに磁力
により薄膜を構成する分子の配列制御が達成されている
ことがわかる。
FIG. 5 shows a difference spectrum (a parallel polarization spectrum minus a vertical polarization spectrum) obtained by measuring the thin film by a polarization infrared method. When the arrangement of molecules constituting the thin film is random, that is, when the arrangement is not controlled, there is no peak difference in the difference spectrum, or the methylene group (-CH
2 - stretching vibration unit (2900 cm around -1 between CH of)), carbonyl (-C = O stretching vibration of) (1730 cm around -1) plane skeleton vibration of the benzene (1600 cm -1, 15
A remarkable difference is observed in each peak at around 00 cm −1 and 1100 cm −1 ), indicating that the arrangement of the molecules constituting the thin film was controlled by the magnetic force together with the process of forming the thin film.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 従来の機械的延伸法では、フィルム処理に限定
され、基板上に堆積した薄膜での処理はできなかった。
しかし、本発明の方法では、薄膜作製とともに分子配向
を行なうので、性状限定がなくなる。 (2) 耐電圧性の低い物質でも、分子配向処理が可能
である。 (3) 励起された分子を堆積させる基板表面の状態に
左右されることはない。 (4) 薄膜作製と構成分子の配列制御を同時に行なう
ので、工程がきわめて簡素である。
As described above, the present invention has the following effects. (1) The conventional mechanical stretching method is limited to film processing, and cannot perform processing with a thin film deposited on a substrate.
However, in the method of the present invention, since the molecular orientation is performed together with the production of the thin film, the properties are not limited. (2) Even a substance having low withstand voltage can be subjected to a molecular orientation treatment. (3) It does not depend on the state of the substrate surface on which excited molecules are deposited. (4) Since the preparation of the thin film and the arrangement control of the constituent molecules are performed simultaneously, the process is extremely simple.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の分子配向膜の製造装置の一実施例を示
す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a molecular alignment film manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】図1における反応チャンバーの内部詳細図であ
る。
FIG. 2 is a detailed internal view of the reaction chamber in FIG.

【図3】実施例1において、原料をKBr錠剤法により
測定した赤外スペクトル図である。
FIG. 3 is an infrared spectrum diagram of a raw material measured by a KBr tablet method in Example 1.

【図4】実施例1において得られた薄膜の赤外スペクト
ル図(透過法)である。
FIG. 4 is an infrared spectrum diagram (transmission method) of a thin film obtained in Example 1.

【図5】実施例1において得られた薄膜を偏光赤外法に
より測定した差スペクトル図である。
FIG. 5 is a difference spectrum diagram obtained by measuring the thin film obtained in Example 1 by a polarized infrared method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空排気系 12 レーザー導入口 14 反応チャンバー(成膜室) 15 磁力発生装置 16 原料有機化合物(ターゲット) 18 ターゲットホルダー 20 基板 22 基板ホルダー 24 レーザー発振器 26 分子配向膜 40 反射ミラー 42 反射ミラー 44 集光ミラー 46 加熱手段 48 冷却手段 50 制御器 52 サーモカップル 54 軸 56 軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum exhaust system 12 Laser inlet 14 Reaction chamber (film formation chamber) 15 Magnetic force generator 16 Raw material organic compound (target) 18 Target holder 20 Substrate 22 Substrate holder 24 Laser oscillator 26 Molecular orientation film 40 Reflection mirror 42 Reflection mirror 44 Collection Optical mirror 46 Heating means 48 Cooling means 50 Controller 52 Thermocouple 54 axis 56 axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−86266(JP,A) 特開 平1−96365(JP,A) 特開 昭62−235464(JP,A) 特開 昭63−255359(JP,A) 特開 平5−173145(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/00 - 14/58──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-60-86266 (JP, A) JP-A-1-96365 (JP, A) JP-A-62-235464 (JP, A) JP-A-63-63 255359 (JP, A) JP-A-5-173145 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C23C 14/00-14/58

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反応チャンバー内に、ビニル基、カルボ
ニル基、メチレン基、シアノ基及びベンゼン環の少なく
ともいずれかを有する固体の原料有機化合物を配置する
とともに、反応チャンバー内に磁力を印加して磁場空間
を作り、この反応チャンバー内を排気して減圧状態にし
た後、レーザーを原料有機化合物に照射し有機分子を励
起・活性化させて、有機分子を飛び出させ、反応チャン
バー内の磁力が印加された空間内で原料有機化合物の対
面に配置された基板上に、励起された有機分子を析出さ
せて薄膜を作製するとともに、薄膜を構成する有機分子
の配列を反応チャンバー内に印加された磁力により制御
することを特徴とする分子配向膜の製造方法。
1. A reaction system comprising a vinyl group, a carbohydrate
Nyl, methylene, cyano and benzene rings
A solid raw material organic compound having either of the above is placed and a magnetic force is applied to the reaction chamber to create a magnetic space.
After evacuation of the reaction chamber to reduce the pressure, a laser is applied to the raw organic compound to excite and activate the organic molecules, causing the organic molecules to fly out and reacting.
Was on a substrate disposed facing the raw material organic compound in the magnetic force of the bar is applied space, with precipitate the excited organic molecules to produce a thin film, a reaction chamber an array of organic molecules constituting the film A method for producing a molecular alignment film, wherein the method is controlled by a magnetic force applied to the inside .
【請求項2】 基板の角度を変えることにより、磁力印
加方向を制御する請求項1記載の分子配向膜の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the direction of the applied magnetic force is controlled by changing the angle of the substrate.
【請求項3】 反応チャンバーのレーザー導入口側の集
光ミラーを移動させて、原料有機化合物へのレーザー照
射位置を変化させ、原料有機化合物からレーザー励起に
より発生する有機分子の飛翔方向を制御する請求項1又
は2記載の分子配向膜の製造方法。
3. A converging mirror on a side of a laser inlet of a reaction chamber is moved to change a laser irradiation position on a raw material organic compound and to control a flight direction of organic molecules generated by laser excitation from the raw material organic compound. The method for producing a molecular alignment film according to claim 1.
【請求項4】 原料有機化合物を回転移動させて、原料
有機化合物へのレーザー照射位置を変化させ、原料有機
化合物からレーザー励起により発生する有機分子の飛翔
方向を制御する請求項1、2又は3記載の分子配向膜の
製造方法。
4. A raw material organic compound is rotated to change a laser irradiation position on the raw material organic compound, and a flight direction of an organic molecule generated by laser excitation from the raw material organic compound is controlled. The method for producing a molecular alignment film according to the above.
【請求項5】 真空排気系(10)に接続され、一端に
レーザー導入口(12)を有する反応チャンバー(1
4)と、 この反応チャンバー(14)に隣接して配置された、反
応チャンバー内に磁力を印加して薄膜を構成する有機分
子の配列を制御するための磁力発生装置(15)と、 この反応チャンバー(14)内に配置され、ビニル基、
カルボニル基、メチレン基、シアノ基及びベンゼン環の
少なくともいずれかを有する固体の原料有機化合物(1
6)を取り付けるためのターゲットホルダー(18)
と、 反応チャンバー(14)内に配置され、ターゲットホル
ダー(18)に対面して空間を介して配置された成膜用
の基板(20)と、 この基板(20)を取り付けるための基板ホルダー(2
2)と、 ターゲットホルダー(18)に取り付けられた原料有機
化合物(16)にレーザーを照射するためのレーザー発
振器(24)と、 からなることを特徴とする分子配向膜の製造装置。
5. A reaction chamber (1) connected to an evacuation system (10) and having a laser inlet (12) at one end.
4) and an anti-static device arranged adjacent to the reaction chamber (14).
The organic component forming the thin film by applying magnetic force to the reaction chamber
A magnetic force generator (15) for controlling the arrangement of the elements, and a vinyl group, disposed in the reaction chamber (14) .
Carbonyl, methylene, cyano and benzene rings
A solid raw material organic compound (1) having at least one of
6) Target holder for mounting (18)
And a substrate (20) for film formation arranged in the reaction chamber (14) and facing the target holder (18) via a space, and a substrate holder (20) for mounting the substrate (20). 2
2) and a laser oscillator (24) for irradiating a laser to the raw material organic compound (16) attached to the target holder (18).
【請求項6】 磁力発生装置が水平型磁力発生装置であ
る請求項5記載の分子配向膜の製造装置。
6. The apparatus according to claim 5, wherein the magnetic force generator is a horizontal magnetic force generator.
【請求項7】 ターゲットホルダー(18)に冷却手段
(48)が接続され、基板ホルダー(22)に加熱手段
(46)が接続され、冷却手段(48)及び加熱手段に
制御器(50)が接続された請求項5又は6記載の分子
配向膜の製造装置。
7. A cooling means (48) is connected to the target holder (18), a heating means (46) is connected to the substrate holder (22), and a controller (50) is connected to the cooling means (48) and the heating means. The apparatus for producing a molecular alignment film according to claim 5, wherein the apparatus is connected.
【請求項8】 レーザー発振器(24)と反応チャンバ
ー(14)との間に集光ミラー(44)が配置され、こ
の集光ミラー(44)が、原料有機化合物へのレーザー
照射位置を変化させ、原料有機化合物からレーザー励起
により発生する有機分子の飛翔方向を制御できるように
前後左右に移動可能である請求項5、6又は7記載の分
子配向膜の製造装置。
8. A condensing mirror (44) is provided between the laser oscillator (24) and the reaction chamber (14), and the condensing mirror (44) is used to irradiate the raw material organic compound with a laser.
Laser irradiation from raw material organic compound by changing irradiation position
The apparatus for producing a molecular alignment film according to claim 5, 6 or 7, wherein the apparatus can be moved back and forth and left and right so that the flight direction of organic molecules generated by the control can be controlled .
【請求項9】 基板ホルダー(22)が、基板の角度を
変えて磁力印加方向を制御できるように揺動可能又は/
及び回動可能である請求項5〜8のいずれかに記載の分
子配向膜の製造装置。
9. A substrate holder (22) for adjusting the angle of the substrate.
Swingable so that the magnetic force application direction can be controlled by changing
The apparatus for producing a molecular alignment film according to claim 5, wherein the apparatus is rotatable.
【請求項10】 ターゲットホルダー(18)が、原料
有機化合物へのレーザー照射位置を変化させ、原料有機
化合物からレーザー励起により発生する有機分子の飛翔
方向を制御できるように揺動可能又は/及び回動可能で
ある請求項5〜9のいずれかに記載の分子配向膜の製造
装置。
10. The method according to claim 1, wherein the target holder is a raw material.
By changing the laser irradiation position on organic compounds,
Flight of organic molecules generated by laser excitation from compounds
The apparatus for producing a molecular alignment film according to any one of claims 5 to 9, wherein the apparatus is swingable and / or rotatable so that the direction can be controlled .
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