JP3667215B2 - 単結晶性薄膜およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能性薄膜としての使用に適した分子性の単結晶性薄膜（すなわち、ここでは厚さが約１００μｍ以下であり、厚さ方向ならびに機能性薄膜として使用可能な、例えば厚さの１０倍以上の辺長さを含む広さ（好ましくは面寸法５０μｍ×５０μｍ以上）に亘って結晶配列が均一な単結晶状態を維持した部分を有する薄膜）ならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子性結晶は、その分子の電子的・幾何学的構造と、パッキングにより、超伝導体、効率的な光伝導体、気体センサーなど、有用なデバイス材料として期待できる。その生成方法としては溶液成長、溶融成長が一般的に行われている。しかしながら、いづれの方法によっても、厚さの増大を抑制して、薄膜状の単結晶を得ることは難しく、一般に積層構成を採ることが多いデバイス中に機能層として用いることへの障害となる。これ以外の方法として、気相成長法があるが、その気相成長界面の影響から均一な薄膜を作ることは難しい。
【０００３】
また、高次液晶相であるＳｍＢ，ＳｍＥの分子配向を利用してキャリア輸送特性を改善することが報告されている（応用物理第６８巻第１号（１９９９）ｐ２６−３２，）これは高次液晶相の配向秩序を利用して、電子、ホールの高速移動を図ったものである。高速移動性の改善は、高次スメクティク相の配向により、芳香族環が規則正しくパッキングされ、電子、ホールの流れるパスが形成されているためと考えられている。この特性は、ＥＬ素子のキャリア輸送層としても注目されており、さらなる改善が期待されている。
【０００４】
液晶であれ、（固体）結晶（本書では、単に「結晶」といえば「固体結晶」を意味する）であれ、その薄膜（薄層）が、上述したような機能層として機能するためには、欠陥のない（キャリアトラップのない）単結晶状態が必要になる。
【０００５】
そして、（固体）単結晶性薄膜が得られれば、液晶薄膜に比べて、より秩序度が高く、分子が近接しているために、より高速且つ高密度のキャリア輸送が期待できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑み、デバイス中への使用が可能な分子性の単結晶性薄膜、ならびにその効果的な製造方法を提供することを主要な目的とする。
【０００７】
上述の目的の達成のためには、一対の界面で厚さを規制された高温液晶材料層を室温まで冷却して結晶層として固定することが考えられる。しかしながら、本発明者の研究によれば、このようにして得られる結晶薄膜は、一般に多結晶にしかならず、単結晶性薄膜は得られない。これは、液晶相中においては、その流動性あるいは柔軟性のために緩和されていたドメイン内ひずみあるいはディスクリネーションが、結晶化する際に顕在化して、微結晶析出、多結晶化へと移行するためと考えられる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者による更なる研究の結果、ある種の規則性の良い液晶材料は、一対の界面間で厚さを規制された液晶相の結晶への相転移に際し、多結晶化が著しく抑制され、単結晶性薄膜が得られることが見出された。
【０００９】
本発明は、その第１の観点において、上述の知見に基づき、左右対称のメソゲン単位の両側に鎖状末端基が結合した分子長軸方向に対称な分子構造を有するスメクチック液晶材料、またはメソゲン単位の両側に互いに異なる反撥性の鎖状末端基が結合した分子構造を有し、スメクチック液晶相において、一方の末端が層の片側に片寄り、他方の末端がその逆側に片寄ったスメクチック層を形成するスメクチック液晶材料からなり、一対の厚さ規制力を有する界面間での、該液晶材料のスメクチック液晶相から固体結晶相への相転移により分子配列秩序が付与され、前記分子配列秩序によるキャリア輸送機能を利用する単結晶性薄膜を提供するものである。
【００１０】
また、本発明者は、上述した規則性の良い液晶材料として、スメクチック層内において、分子長軸の向きも含めた一様な分子配列を与えるスメクチック液晶材料を用いるのが好適であることを見出した。
【００１１】
このような知見に基づき、本発明は、その第２の観点において、左右対称のメソゲン単位の両側に鎖状末端基が結合した分子長軸方向に対称な分子構造を有するスメクチック液晶材料、またはメソゲン単位の両側に互いに異なる反撥性の鎖状末端基が結合した分子構造を有し、スメクチック液晶相において、一方の末端が層の片側に片寄り、他方の末端がその逆側に片寄ったスメクチック層を形成するスメクチック液晶材料を、一対の厚さ規制力を有する界面間に配置し、スメクチック液晶相からの相転移により固体結晶相とする単結晶性薄膜の製造方法を提供するものである。このような、スメクチック液晶材料は、その分子構造が、いわば、ヘッド−ヘッドで表わされるものであり、そのスメクチック層内における分子積層配列態様もヘッド−ヘッドの積み重ね以外にはなり得ず、一様となり、結晶への相転移に際しても、結晶欠陥を生じ難いものと解される。これに対し、高温スメクチック液晶材料として知られるものは多くあるが、それらの殆どは、分子構造が分子長軸方向に沿って非対称であり、いわばヘッド−テイル構造を採るものであり、一般にこれら分子が、ヘッド−テイル、あるいはテイル−ヘッドとランダムに積み重ねられてスメクチック層を形成するために、結晶への相転移に際して、結晶欠陥を多く生じ、多結晶化するものと解される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の単結晶性薄膜は、一例として図１に模式断面図を示すような、一見従来の液晶セルと類似したセル（素子）構造中に、作り込まれる。
【００１３】
図１を参照して、このセル構造は、それぞれＩＴＯ（インジウム−すず−オキサイド）等の透明電極２２ａ、２２ｂ、および厚さ５０〜１０００Åのポリイミド等からなる配向制御膜２３ａ、２３ｂを形成した一対のガラス基板１ａと１ｂとを、スペーサ１２で定めた間隔を置いて対向配置し、これら基板間に単結晶性薄膜１３を作り込んだものである。より具体的には、製造に際して、一般の液晶セルと同様に単結晶性薄膜１３を除いた空セル構造を形成し、次いで加熱して流動性を示す液晶材料を注入して、セル中に液晶層１３を封入し、これを徐冷して、単結晶性薄膜１３とすることができる。
【００１４】
前述したように、薄膜１３を構成する液晶材料は、規則性のよい液晶相を有する必要がある。その一例は、スメクチック層内において一様な分子配列を与えるスメクチック液晶材料であり、その好適な例は分子長軸方向に対称な分子構造を有するスメクチック液晶材料であり、更にその具体例としては後述の実施例での使用材料を含む下記一般式（１）
Ｒ₁−Ｍ₁−Ｒ₁ （１）
（ここでＭ₁は左右対称のメソゲン（液晶性コア）単位、Ｒ₁はスメクチック液晶性を与えるに適したアルキル、アルコキシ等の鎖状末端基を示す）で表わされるスメクチック液晶材料である。（１）式で表されるスメクチック液晶材料の具体例としては、以下のものが挙げられる。
【００１５】
【化１】

【００１６】
前述したように下記一般式（２）
Ｒ₂−Ｍ₂−Ｒ₃ （２）
（ここでＭ₂はメソゲン単位、Ｒ₂、Ｒ₃は互いに異なるスメクチック液晶性を与えるに適した鎖状末端基）で表わされるような非対称のスメクチック液晶材料は、一般には本発明の目的には適していない。但し、例えば、Ｒ₂がアルキル（オキシ）鎖であり、Ｒ₃がＲ₂とは反撥性でそれ自体は互いに凝集性の強いフルオロアルキル（オキシ）鎖であるような組合せのスメクチック液晶材料は、スメクチック層内において、層の片側にＲ₂が片寄り、逆側にＲ₃が片寄り、結果的に、Ｒ₂−Ｍ₂−Ｒ₃のような一様な分子配列の積み重ねによるスメクチック層が形成されるために、結晶化に際して結晶欠陥形成のおそれが少なく、本発明に使用し得る。
【００１７】
スメクチック層内において一様な分子配列を有する液晶材料は、得られる単結晶性薄膜の特性にも好ましい影響を与える。すなわち、上記のようなヘッド−テイルとテイル−ヘッドがランダムに積み重ねられた配列の場合、仮に単結晶性薄膜が形成されたとしても例えば図２に示すように液晶材料を構成する芳香環の重なりにずれが生じてしまう。これに対し、例えばヘッド−ヘッドのように対称な分子構造の液晶材料の積み重ねにより形成された単結晶性薄膜においては、図３に示すようにπ電子の重なり合いによって生ずる、より優れた電気、光学物性が得られる。
【００１８】
本発明の単結晶性薄膜が液晶相からの相転移により配列秩序が付与されるために、使用される液晶材料は、少なくとも一つの液晶相を、好ましくは室温よりも高温の領域に有し、冷却により室温下で安定な結晶薄膜を形成する材料であることが好ましい。より好ましくは、使用される液晶材料は、２以上の液晶相を含み、冷却過程で低次の液晶相から高次の液晶相へと配列秩序を高め、更に高秩序化して結晶化され、単結晶性薄膜を形成するものであることが好ましい。液晶材料の持つ、好ましい相転移系列の例としては、以下のものがある。
【００１９】
Ｃｒｙｓｔ−ＳｍＣ−Ｎ−Ｉｓｏ．
単結晶薄膜１３の厚さは、その使用する素子中での機能に応じて例えば１００ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍ程度の範囲で任意に設定し得る。
【００２０】
単結晶性薄膜形成のための冷却速度は、形成すべき薄膜の厚さにもよるが１０℃／分以下、より好ましくは５℃／分以下、特に１〜３℃／分程度が好ましい。
【００２１】
適切な液晶材料の選定により、単結晶性薄膜１３はこのような液晶相からの１回の冷却によって、形成することもできる（後記実施例１参照）。しかし、よりよい結晶性および／又はより広面積の単結晶領域を有する単結晶性薄膜を得るために、一旦形成した単結晶性薄膜を再度、液晶−結晶転移温度近傍（好ましくは転移温度−１０℃、より好ましくは−３℃、の範囲内）の結晶相領域温度まで再加熱してこの温度で、例えば０．５〜５時間程度の一定時間保持することも好ましい。これにより、一旦形成された単結晶性薄膜中に残る多結晶領域を単結晶領域に変換させ、また既に形成されていた単結晶領域をより広面積に成長させることができる。なお、このような液晶−結晶転移温度近傍での一定時間の保持は、一旦室温に冷却することなく、液晶相から結晶相への転移後、直ちに実施することもできる（後述実施例２参照）。いずれにしても、保持後、室温まで冷却することにより、良好な単結晶性を有する単結晶性薄膜が得られる。
【００２２】
図１の態様においては、薄膜１３の厚さは、ビーズスペーサ１２によって規制されているが、２０μｍ程度までであれば、このようなビーズスペーサ１２の存在は薄膜１３の単結晶性に悪影響を与えないことが確認されている。薄膜１３の面積にもよるが、例えばより大なる厚さの薄膜を形成するためには、スペーサの使用を省略し、あるいはストライプスペーサに置きかえることも可能である。
【００２３】
なお、後述の実施例からわかるように、単結晶性薄膜１３の形成のみの観点からいえば、透明電極２２ａ、２２ｂは不要であるが、必要に応じて電界印加下に結晶化を行ってもよい。また、少なくとも後記実施例で使用する上記一般式（１）で表わされるような対称分子構造を有するスメクチック液晶材料の場合、配向膜２３ａ、２３ｂの有無、あるいは配向膜２３ａ、２３ｂに対するラビング等の一軸配向処理の有無は、単結晶性薄膜１３の形成に本質的な影響は与えない。従って、これら配向膜２３ａ、２３ｂは必要に応じて、除くことも可能である。すなわち、セル中に注入された液晶層１３と接する一対の基板１ａ、１ｂの表面は、本質的に液晶層１３の厚さを一定に規制しつつ単結晶化させるための一対の界面を与え得る任意の材料であり得る。
【００２４】
但し、使用する液晶材料によっては、液晶分子を界面の配向規制力を積極的に利用し、界面に対し垂直、平行、傾斜と所望の角度で配向させ、その配列秩序を利用して、より秩序度の高い結晶相での単結晶性薄膜の形成に寄与させることは可能である。
【００２５】
上述のことから理解されるように、液晶層１３と接する一対の界面を与える構成材料には、かなりの自由度が認められる。従って、例えば上記文献（応用物理６８巻第１号（１９９９）ｐｐ．２６−３２）に記載される液晶薄膜と同様に、上記例の単結晶性薄膜１３をＥＬ素子の正孔輸送層として用いる場合等には、上記例におけるＩＴＯ２２ａ、２２ｂ、および配向膜２３ａ、２３ｂを、一対のＥＬ素子用電極およびＥＬ発光層を含む機能層に置きかえることもできる。例えば、このような本発明の単結晶薄膜を組み込んだ密閉構造のＥＬ素子は、ＥＬ発光材料の低耐湿性を考慮すると著しく好ましいものである。
【００２６】
また、界面を与える構成材料に自由度があることを利用した一つの例として、可撓性基板を使用したセルがある。すなわち、図１に示す構成の素子において、基板１ａ、１ｂとして可撓性のポリマーフィルムを用いれば全体として可撓性の単結晶薄膜素子が形成される。一対のポリマーフィルムは、液晶材料を挾持した状態で熱接着すれば容易にセル化できる。得られた薄膜素子は、例えば円柱状の基体の全周あるいは一部に貼付する態様で、あるいは任意の湾曲面を有する基体に貼付する態様で、曲面に沿って配置することができる。基体は例えば熱伝導率のよい金属で形成することが好ましい。これにより一旦基体に沿って配置した薄膜素子を、適当な結晶化温度に昇温保持し、その後、徐冷することにより、素子中の薄膜は、それ自体が湾曲した状態で単結晶化され、湾曲した単結晶薄膜素子が得られる。
【００２７】
上述の例のように、セル構造中に造り込まれた薄膜は、本発明の単結晶性薄膜の好ましい態様である。しかし、その要求される機能によっては、必要に応じて、セルから単離して取り出し、あるいは転写により他の機能層と積層された形態で、本発明の単結晶性薄膜を使用することもできる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１に模式的に示した層構成のセルを形成した。
【００３０】
すなわち、それぞれ約２０ｍｍ×２０ｍｍの寸法と、１．１ｍｍの厚さを有する２枚のガラス基板のそれぞれに、スパッタリングにより厚さ７００ÅのＩＴＯ透明導電膜を設け、その上に、下式（３）
【００３１】
【化２】

で示されるポリアミック酸（“ＬＰ−６４”、東レ社製）の０．７重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）中溶液をスピンコーティング（２７００ｒｐｍ、２０秒）により塗布し、８０℃で５分間前乾燥を行ったのち、２００℃で６０分間焼成して、下式（４）
【００３２】
【化３】

で示される繰り返し単位を有するポリイミドの厚さ５０Åの膜を形成し、更に、ナイロン系植布により、ローラー送り速度１０ｍｍ／ｓ、ローラー回転数１０００ｒｐｍ、ラビング回数４回、の条件で一方向にラビングした。
【００３３】
上記のようにして得られた２枚の基板を、それぞれのラビング方向が平行となるように、且つ径２．４μｍのビーズスペーサ（分布密度：２００個／ｍｍ²）を介して貼り合わせ、セルギャップが約２．０μｍの空セルを形成した。次いで下記式（５）の構造と相転移系列を有する液晶材料をネマチック相（１３０℃）で注入してセル化し、その後室温まで１℃／分の速度で冷却して、セル中の液晶材料を結晶化させて、結晶薄膜とした。
【００３４】
【化４】

途中、セル中の液晶材料の、ネマチック相（１３０℃）、スメクチック相（１２３℃）および結晶相（３０℃）における配向状態を、偏光顕微鏡を通して観察し、写真撮影した。得られた偏光顕微鏡写真（倍率：各１００倍）を、それぞれ図４（ネマチック相）、図５（スメクチックＣ相）および図６（結晶相）として示す。また図６の写真のスケッチに基づく模式図を図９として示す。
【００３５】
図５の写真には、ネマチック−ＳｍＣ遷移に特有な２種の方向のドメインが見られる。また、その中の配向均一性についても、層方向の微少にずれたマイクロドメインが認められた。結晶相（３０℃）まで冷却して得られた図６の写真には、そのスケッチに基づく模式図である図９に示すように、右方に多結晶（ｐ−ｃｒｙｓｔａｌ）部は残存するものの左方に、単結晶機能薄膜として充分使用可能な約０．５ｍｍ²の面積に発達した単結晶（ｓ−ｃｒｙｓｔａｌ）領域が（５０％均一配向結晶状態）が認められ、本発明所定の単結晶性薄膜が得られていることが判る。また、この単結晶領域においては、上図の図のＳｍＣ配向におけるものに比べて、偏光顕微鏡観察において格段に改善された光学均一性が確認された。
【００３６】
（実施例１Ａ）
上記実施例１で得られた結晶性薄膜の各部の結晶秩序度を調べるために、厚さが８０μｍのガラス基板を用いる以外は、実施例１と同様の方法によりＸ線解析用のセルを作成した。
【００３７】
該セルを、概略図１０に示した構成の回転対陰極式Ｘ線回折装置（理学電機社製「ＲＵ−３００」）にセットし、図６の単結晶部（ｓ−ｃｒｙｓｔａｌ）および多結晶部（ｐ−ｃｒｙｓｔａｌ）のそれぞれについて、下記の条件で透過法によりＸ線回折パターンを求めた。
【００３８】
Ｘ線源：ＣｕＫα、４０ｋＶ、２００ｍＡ
測定条件：ラインフォーカス実効焦点幅０．０５ｍｍ、
Ｓ１ ０．１５ｍｍ、Ｓ２ ＳＳ２゜、Ｓ３ ０．３ｍｍ、Ｎｉフィルタ
フォーカス−Ｓ１＝９５ｍｍ、Ｓ１−試料＝９０ｍｍ、
試料−Ｓ２＝１４３ｍｍ、Ｓ２−Ｓ３＝４２ｍｍ
入射角（α゜）固定、２θ走査、速度１゜／分、サンプル間隔＝０．０２゜、
角度分解能＝約３．５ｍｒａｄ（＝約０．２゜）、
試料セルＸ線照射領域：幅＝０．３ｍｍ、長さ＝約１０ｍｍ。
【００３９】
入射角α＝９５゜に固定して、単結晶部（ｓ−ｃｒｙｓｔａｌ）および多結晶部（ｐ−ｃｒｙｓｔａｌ）について、それぞれ得られたＸ線回折パターンを図１１に並列して示す。図１１に示されるように、単結晶部については、２θ＝８．５゜（ｄ＝１０．４Å）と２θ＝２２．６６゜（ｄ＝３．９２Å）、多結晶部については２θ＝８．８゜（ｄ＝１０．０Å）と２θ＝２２．６６゜（ｄ＝４．０４Å）、のそれぞれ２本の回折ピークが観測された。
【００４０】
次にＸ線入射角を８０゜〜１１０゜の範囲で５゜刻みで変化させ、低角側のピーク（２θ＝８．５゜および８．８゜）近傍で測定して得られた回折パターンを、単結晶部および多結晶部について、それぞれまとめて、図１２および図１３に示す。図１２によれば、単結晶部では、α＝９５゜付近でピーク強度が最大で、α＝８０゜および１１０゜ではピークが観測されなくなる。これに対し、図１３に示す多結晶部では、単結晶部に比べてピーク強度が小さく、また入射角α依存性は無かった。この結果は、単結晶部はＸ線の回折に対して異方性を持っており、秩序度が高いのに対して、多結晶部はＸ線の回折に対して異方性を有さないことを示している。
【００４１】
（実施例２）
実施例１で作成したセルを再びネマチック相（１３０℃）まで昇温し、その後実施例１と同様に１℃／分の速度で冷却を開始した。但し、そのまま実施例１のように室温まで冷却するのでなく、ＳｍＣ−Ｃｒｙｓｔ転移温度（１２２℃）より低い結晶相温度である１１８℃において、３０分間保持した後、更に室温まで冷却した。途中、１１８℃で１分間保持したのち、ならびに１０分間保持後に、それぞれ偏光顕微鏡写真を撮影した。得られた写真（倍率：各１００倍）を、それぞれ図７および８に示す。
【００４２】
１１８℃での保持時間の経過とともに著しく単結晶領域の拡大が認められ、図７に示すように１分間保持後で、セル面積（２０ｍｍ×２０ｍｍ）の約８０％が単結晶領域となり、図６（結晶領域内温度に約１．５時間保持）の単結晶領域割合（約５０％）を既に上回っていた。そして、図８に示すように、保持時間約１０分でセル面積の全領域（１００％）が単結晶化していることが認められた。なお、図８には、白と黒の二つの領域が認められるが、これらは棒状分子の長軸方向が面方向で異なる、それぞれ単結晶領域（ドメイン）であり、セル厚方向での配向は両領域において同一であることが確認されている。また、１１８℃での３０分間保持後、室温まで冷却されたセルは図８に示す単結晶薄膜状態を維持していた。
【００４３】
（実施例２Ａ）
実施例２の室温冷却後のセルについて、薄膜の単結晶性を確認するために、衝撃を加えた。その結果、冷却時の体積収縮もあって、結晶薄膜に断裂が入った。図１４は、その状態を示す偏光顕微鏡写真（１５０倍）である。図１４を見ると、断裂線は３方向のみで形成されており、このことは結晶膜が高度な長距離秩序を有しており、単結晶膜であることを示している。
【００４４】
（実施例３）
実施例２Ａのセルを再びネマチック相（１３０℃）まで昇温し、その後、実施例１と同様に１℃／分の速度で室温まで冷却した。途中、ネマチック相（１３０℃）、スメクチック相（１２３℃）および結晶相（３０℃）での偏光顕微鏡観察結果は、それぞれほぼ図４、図５および図６に示されるものと同様であった。
【００４５】
（実施例４）
実施例３のセルを、今度は、１１８℃まで１℃／分の速度で昇温し、この温度で実施例２と同様に３０分間保持し、その後室温まで１℃／分の速度で冷却した。途中、１１８℃での１分間保持後、および１０分間保持後の偏光顕微鏡観察結果は、それぞれ図７および図８に示すものとほぼ同様であり、また室温まで冷却されたセルは、１１８℃で３０分間維持後の単結晶薄膜状態を維持していることが確認された。すなわち、このセルにおいては、一旦実施例３のセルにおいて形成された図６の右方に示されるような多結晶領域が、図８の右方に示されるような単結晶領域に転移している。
【００４６】
（実施例５）
厚さ１００μｍのポリマーフィルムの基板を用いる以外は、実施例１と同様な方法で空セルを作成した。そこに実施例１と同様に式（５）の液晶材料をネマチック相（１３０℃）で注入し、１℃／分で室温まで冷却した。
【００４７】
その後セルを再び１１８℃まで昇温し、この温度で３０分保持した。保持温度の経過とともに単結晶領域の拡大が認められ、３０分後には２０ｍｍ×２０ｍｍのセルエリア全面が単結晶化した。更に１℃／分で室温まで冷却したところ、薄膜には０．２〜１ｍｍの単結晶状の配向が認められた。その状態の偏光顕微鏡写真（７５倍）を図１５に示す。得られた可撓性のセルを直径１０ｍｍの金属製円柱に巻き付ける形態で貼付し、再び上記の通り、１１８℃への昇温、該温度での保持、室温への冷却を行ったところ、曲面化した薄膜について、ほぼ図１５に示すような単結晶状態が認められた。
【００４８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、適切に選択された液晶材料を用い、該液晶材料に対して作用する一対の界面の厚さ規制力を利用しつつ、該液晶材料を冷却・固化することにより、液晶相からの相転移により配列秩序が付与された有機単結晶性薄膜が得られる。すなわち、各種デバイスに利用可能な機能性単結晶性薄膜が簡便に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の単結晶性薄膜の形成に用いられるセルの基本的構成の一例を示す厚さ方向模式断面図。
【図２】ヘッド−テイル分子構造のランダム積層配列構造での芳香環のずれ配列を示す模式図。
【図３】ヘッド−ヘッド積層配列分子構造における良好な芳香環の重なり状態を示す模式図。
【図４】実施例１のセル中でのネマチック相（１３０℃）における偏光顕微鏡写真（１００倍）。
【図５】実施例１のセル中でのスメクチックＣ相（１２３℃）における偏光顕微鏡写真。
【図６】実施例１のセル中での結晶相（３０℃）における偏光顕微鏡写真。
【図７】実施例２のセル中での１１８℃保持１分後の状態における偏光顕微鏡写真。
【図８】実施例２のセル中での１１８℃保持１０分後の状態における偏光顕微鏡写真。
【図９】図６の写真のスケッチに基づく模式図。
【図１０】試料セル中の薄膜の結晶性を調べるためのＸ線回折装置の概要図。
【図１１】実施例１Ａのセルの単結晶部（ｓ−ｃｒｙｓｔａｌ）および多結晶部（ｐ−ｃｒｙｓｔａｌ）のＸ線回折パターン（入射角α＝９５゜）を示すグラフ。
【図１２】異なる入射角（α＝８０〜１１０゜）での単結晶部Ｘ線回折パターンの変化を示すグラフ。
【図１３】異なる入射角（α＝８０〜１１０゜）での多結晶部Ｘ線回折パターンの変化を示すグラフ。
【図１４】実施例２Ａの素子中の薄膜の結晶性を示す偏光顕微鏡写真（１５０倍）。
【図１５】実施例５の素子中の薄膜の結晶性を示す偏光顕微鏡写真。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ：ガラス基板
１２：スペーサ
１３：結晶性薄膜（液晶層）
２２ａ、２２ｂ：透明電極（ＩＴＯ）
２３ａ、２３ｂ：配向膜

Claims (6)

1. 左右対称のメソゲン単位の両側に鎖状末端基が結合した分子長軸方向に対称な分子構造を有するスメクチック液晶材料からなり、一対の厚さ規制力を有する界面間での、該液晶材料のスメクチック液晶相から結晶相への相転移により分子配列秩序が付与され、前記分子配列秩序によるキャリア輸送機能を利用する単結晶性薄膜。
2. メソゲン単位の両側に互いに異なる反撥性の鎖状末端基が結合した分子構造を有し、スメクチック液晶相において、一方の末端が層の片側に片寄り、他方の末端がその逆側に片寄ったスメクチック層を形成するスメクチック液晶材料からなり、一対の厚さ規制力を有する界面間での、該液晶材料のスメクチック液晶相から固体結晶相への相転移により分子配列秩序が付与され、前記分子配列秩序によるキャリア輸送機能を利用する単結晶性薄膜。
3. 左右対称のメソゲン単位の両側に鎖状末端基が結合した分子長軸方向に対称な分子構造を有するスメクチック液晶材料を、一対の厚さ規制力を有する界面間に配置し、冷却して、スメクチック液晶相からの相転移により固体結晶相とする単結晶性薄膜の製造方法。
4. メソゲン単位の両側に互いに異なる反撥性の鎖状末端基が結合した分子構造を有し、スメクチック液晶相において、一方の末端が層の片側に片寄り、他方の末端がその逆側に片寄ったスメクチック層を形成するスメクチック液晶材料を、一対の厚さ規制力を有する界面間に配置し、冷却して、スメクチック液晶相からの相転移により固体結晶相とする単結晶性薄膜の製造方法。
5. スメクチック液晶相からの相転移により一旦多結晶状態としたのち単結晶状態に転移させる工程を含む請求項３または４に記載の単結晶性薄膜の製造方法。
6. 単結晶状態に転移させる工程が、該固体結晶相内の結晶−液晶転移温度近傍温度で一定期間保持する工程を含む請求項５に記載の単結晶性薄膜の製造方法。

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