JP6346254B2 - 導電性ナノ構造、そのようなナノ構造を作製するための方法、そのようなナノ構造を含有する導電性ポリマーフィルム、およびそのようなフィルムを含有する電子デバイス - Google Patents
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Description
(a)少なくとも1つのポリオール、および、
(b)還元されると金属銀を生成することができる少なくとも1つの銀化合物、
を反応させることによる、銀ナノワイヤを作製するための方法に関する。
(a)導電性ポリマー、および、
(b)銀ナノワイヤ、
の混合物を含むポリマーフィルムに関し、
ここで、フィルムは、100重量部の銀ナノワイヤに対して1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含む。
(a)導電性ポリマー、および、
(b)カーボンナノファイバー、
の混合物を含むポリマーフィルムに関する。
(a)液体キャリア、
(b)液体キャリア中に溶解または分散された導電性ポリマー、および、
(c)液体キャリア中に分散された異方性導電性ナノ構造、
を含むポリマー組成物に関する。
(1)ポリマー組成物の層の形成であって、前記ポリマー組成物は、
(a)液体キャリア、
(b)液体キャリア中に溶解または分散された1つ以上の導電性ポリマー、および、
(c)液体キャリア中に分散された異方性導電性ナノ構造、
を含む、形成、ならびに、
(2)層からの液体キャリアの除去、
を含む、ポリマーフィルムを作製するための方法に関する。
「酸性基」とは、イオン化して水素イオンを提供することができる基を意味し、
「アノード」とは、任意のカソードと比較して、ホールの注入がより効率的である電極を意味し、
「バッファー層」とは、一般的に、電子デバイス中にて、下位層などのデバイス中の隣接する構造の平坦化、電荷輸送および/または電荷注入特性、酸素または金属イオンなどの不純物の捕捉、ならびに電子デバイスの性能を促進または改善するためのその他の側面などであるがこれらに限定されない1つ以上の機能を有する、導電性もしくは半導電性の材料または構造を意味し、
「カソード」とは、電子または負電荷キャリアの注入が特に効率的である電極を意味し、
「閉じ込め層」とは、層界面での失活反応(quenching reactions)を抑制または防止する層を意味し、
「ドーピングされた」とは、本明細書にて導電性ポリマーに関して用いられる場合、導電性ポリマーが、その導電性ポリマーに対するポリマー対イオンと組み合わされたことを意味し、ポリマー対イオンは、本明細書にて「ドーパント」と称され、通常はポリマー酸であり、これは本明細書にて「ポリマー酸ドーパント」と称され、
「ドーピングされた導電性ポリマー」とは、導電性ポリマー、およびその導電性ポリマーに対するポリマー対イオンを含むポリマーブレンドを意味し、
「導電性ポリマー」とは、カーボンブラックまたは導電性金属粒子などの導電性フィラーを添加することなく、固有にまたは本質的に導電能力を有するいずれのポリマーまたはポリマーブレンドをも意味し、より典型的には、1センチメートルあたり10-7ジーメンス(「S/cm」)と等しいかもしくはそれより大きいバルク比導電率を示すいずれのポリマーまたはオリゴマーをも意味し、特に断りのない限り、本明細書における「導電性ポリマー」への言及は、いずれのポリマー酸ドーパントをも所望に応じて含んでよく、
「導電性」とは、導電性および半導電性を含み、
「電気活性」とは、材料または構造に関して本明細書で用いられる場合、放射線を放出すること、または放射線を受けた場合に電子−ホール対の濃度の変化を示すことなど、電子もしくは電子放射性特性を示す材料または構造を意味し、
「電子デバイス」とは、1つ以上の半導体材料を含む1つ以上の層を有し、その1つ以上の層を通しての電子の制御された動きを利用するデバイスを意味し、
「電子注入/輸送」とは、材料または構造に関して本明細書で用いられる場合、そのような材料または構造を通しての別の材料または構造への負電荷の移動を促進または推進するそのような材料または構造を意味し、
「高沸点溶媒」とは、室温では液体であり、100℃超の沸点を有する有機化合物を意味し、
「ホール輸送」とは、材料または構造に関して本明細書で用いられる場合、相対的な効率および少ない電荷の喪失にて、そのような材料または構造の厚さを通しての正電荷の移動を推進するそのような材料または構造を意味し、
「層」とは、電子デバイスに関して本明細書で用いられる場合、デバイスの所望される領域を被覆しているコーティングを意味し、ここで、この領域は、サイズによって限定されるものではなく、すなわち、層によって被覆される領域は、例えば、デバイス全体までの大きさであってよく、実際の表示ディスプレイなどデバイスの特定の機能領域までの大きさであってもよく、または単一サブピクセルほど小さくてもよく、
「ポリマー」とは、ホモポリマーおよびコポリマーを含み、
「ポリマーブレンド」とは、2つ以上のポリマーのブレンドを意味し、ならびに、
「ポリマーネットワーク」とは、1つ以上のポリマー分子の相互接続されたセグメントの三次元構造を意味し、ここで、セグメントは、単一のポリマー分子のもので、共有結合によって相互接続されているか(「架橋ポリマーネットワーク」)、ここで、セグメントは、2つ以上のポリマー分子のもので、共有結合以外の手段で相互接続されているか(物理的な交絡、水素結合、もしくはイオン結合など)、または共有結合および共有結合以外の手段の両方で相互接続されている(「物理的ポリマーネットワーク」)。
「アミド」は、−R1−C(O)N(R6)R6であり、
「アミドスルホネート」は、−R1−C(O)N(R4)R2−SO3Zであり、
「ベンジル」は、−CH2−C6H5であり、
「カルボキシレート」は、−R1−C(O)O−Zまたは−R1−O−C(O)−Zであり、
「エーテル」は、−R1−(O−R3)p−O−R3であり、
「エーテルカルボキシレート」は、−R1−O−R2−C(O)O−Zまたは−R1−O−R2−O−C(O)−Zであり、
「エーテルスルホネート」は、−R1−O−R2−SO3Zであり、
「エステルスルホネート」は、−R1−O−C(O)R2−SO3Zであり、
「スルホンイミド」は、−R1−SO2−NH−SO2−R3であり、および、
「ウレタン」は、−R1−O−C(O)−N(R4)2であり、
ここで:
各R1は、存在しないか、またはアルキレンであり、
各R2は、アルキレンであり、
各R3は、アルキルであり、
各R4は、Hまたはアルキルであり、
pは、0または1から20の整数であり、および、
各Zは、H、アルカリ金属、アルカリ土類金属、N(R3)4、またはR3であり、
ここで、上記の基のいずれも、無置換または置換されていてよく、いずれの基も、1つ以上の水素がフッ素に置換されていてよく、パーフルオロ化基を含む。
ΣLiWi/ΣWi 式(1)
サンプル集団のナノ構造のLiWiの合計を総重量、すなわちWiの合計で除することで決定され、ナノワイヤ集団の加重平均長さが得られる。異方性ナノ構造の平均アスペクト比は、ナノワイヤ集団の加重平均長さを、異方性ナノ構造集団の平均直径で除することで決定される。
Qは、S、SE、またはTeであり、ならびに、
R11の各々の存在およびR12の各々の存在は、独立して、H、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンであるか、または任意のモノマーユニットのR1基およびR2基の両方が縮合し、それらが結合する炭素原子と一緒になって、3、4、5、6、もしくは7員環芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成し、この環は、所望に応じて、1つ以上の二価の窒素、セレン、テルル(telurium)、硫黄、または酸素原子を含んでよい、
モノマーユニットを、ポリマーの1分子あたり2つ以上、より典型的には4つ以上含む少なくとも1つの導電性ポリチオフェンポリマー、導電性ポリ(セレノフェン)ポリマー、または導電性ポリ(テルロフェン)ポリマーを含む。
R13の各々の存在は、独立して、H、アルキル、ヒドロキシ、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、ヒドロキシアルキル、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、またはウレタンであり、および、
m’は、2または3である、
モノマーユニットを、ポリマーの1分子あたり2つ以上、より典型的には4つ以上含むポリジオキシチオフェンポリマーを含む。
R21の各々の存在およびR22の各々の存在は、独立して、H、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、アミドスルホネート、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンであるか、または任意のピロールユニットのR21およびR22が縮合し、それらが結合する炭素原子と一緒になって、3、4、5、6、もしくは7員環芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成し、この環は、所望に応じて、1つ以上の二価の窒素、硫黄、または酸素原子を含んでよく、
R23の各々の存在は、独立して、各存在が同一または異なるように選択され、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルカノイル、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される、
モノマーユニットを、ポリマーの1分子あたり2つ以上、より典型的には4つ以上含むポリピロールポリマーを含む。
R24の各々の存在は、独立して、H、アルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシレート、アミドスルホネート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンであり、
n’は、2または3である。
R31およびR32の各々の存在は、独立して、アルキル、アルケニル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルカノイル、アルキチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、カルボン酸、ハロゲン、シアノ、またはスルホン酸、カルボン酸、ハロ、ニトロ、シアノ、もしくはエポキシ部分の1つ以上により置換されたアルキルであるか、または、同一環上の2つのR31もしくはR32基が縮合し、それらが結合する炭素原子と一緒になって、3、4、5、6、もしくは7員環芳香族または脂環式環を形成してよく、この環は、所望に応じて、1つ以上の二価の窒素、硫黄、または酸素原子を含んでよく、ならびに、
aおよびa’の各々は、独立して、0から4の整数であり、
bおよびb’の各々は、1から4の整数であり、ここで、各環において、環の係数aおよびbの合計、または環の係数a’およびb’の合計は、4である、
モノマーユニットから選択されるモノマーユニットを、ポリマーの1分子あたり2つ以上、より典型的には4つ以上含むポリアニリンポリマーを含む。
Qは、SまたはNHであり、
R41、R42、R43、およびR44は、各々独立して、H、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、またはウレタンであるが、但し、隣接する置換基R41およびR42、R42およびR43、またはR43およびR44の少なくとも1つのペアは、縮合し、それらが結合する炭素原子と一緒になって、5もしくは6員環芳香族環を形成し、この環は、所望に応じて、1つ以上のヘテロ原子、より典型的には、二価の窒素、硫黄、および酸素原子から選択されるヘテロ原子を環構成原子として含んでよい、
式(IV)に、各々が独立して従う1つ以上のヘテロ芳香族モノマーから誘導されるモノマーユニットを、1分子あたり2つ以上、より典型的には4つ以上含む1つ以上の多環式ヘテロ芳香族ポリマーを含む。
Qは、S、Se、Te、またはNR55であり、
Tは、S、Se、Te、NR55、O、Si(R55)2、またはPR55であり、
Eは、アルケニレン、アリーレン、およびヘテロアリーレンであり、
R55は、水素またはアルキルであり、
R51、R52、R53、およびR54は、各々独立して、H、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、およびウレタンであるか、または、隣接する置換基R51およびR52、ならびに隣接する置換基R53およびR54の各ペアが、独立して、それらが結合する炭素原子と一緒になって、3、4、5、6、もしくは7員環芳香族または脂環式環を形成してよく、この環は、所望に応じて、1つ以上のヘテロ原子、より典型的には、二価の窒素、硫黄、および酸素原子から選択されるヘテロ原子を環構成原子として含んでよい、
構造(V)に、各々が独立して従う1つ以上のヘテロ芳香族モノマーから誘導されるモノマーユニットを、1分子あたり2つ以上、より典型的には4つ以上含む。
(i)0pbw超から100pbw、より典型的には、約10から約50pbw、さらにより典型的には、約20から約50pbwの、1つ以上の導電性ポリマー、より典型的には、構造(I.a)に従うモノマーユニットを含む1つ以上の導電性ポリマー、より典型的には、QがSである構造(I.a)に従うモノマーユニットを含む1つ以上のポリチオフェンポリマー、さらにより典型的には、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を含む1つ以上の導電性ポリマー、ならびに、
(ii)0pbwから100pbw、より典型的には、約50から約90pbw、さらにより典型的には、約50から約80pbwの、1つ以上の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む1つ以上の水溶性ポリマー酸ドーパント、
を含む。
(a)少なくとも1つのポリオール、および
(b)還元されると金属銀を生成することができる少なくとも1つの銀化合物、
を反応させることによって行われる。
(i)0超から100pbw未満、より典型的には約50から100pbw未満、さらにより典型的には約90から約99.5pbwの液体キャリア、
(ii)0超から100pbw未満の導電性ポリマーおよび異方性導電性ナノ構造であって、導電性ポリマーおよび異方性導電性ナノ構造を合わせた量に対して:
(a)約1から約99pbw、より典型的には約50から約95pbw、さらにより典型的には70から約92.5pbwの導電性ポリマー、より典型的には、導電性ポリマーの100pbwに対して:
(1)0pbw超から100pbw、より典型的には約10から約50pbw、さらにより典型的には約20から約50pbwの、QがSである構造(I.a)に従うモノマーユニットを含む1つ以上のポリチオフェンポリマー、より典型的には、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を含む1つ以上のポリチオフェンポリマー、および、
(2)0pbwから100pbw、より典型的には約50から約90pbw、さらにより典型的には約50から約80pbwの、1つ以上の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む1つ以上の水溶性ポリマー酸ドーパント、
を含む導電性ポリマー、ならびに、
(b)約1から約99pbw、より典型的には約5から約50pbw、さらにより典型的には約7.5から約30pbwの異方性導電性ナノ構造、より典型的には、銀ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、またはこれらの混合物を含む異方性導電性ナノ構造、
を含む、導電性ポリマーおよび異方性導電性ナノ構造、
を含む。
(a)約70から約99.9pbw、より典型的には約95から約99.5pbw、さらにより典型的には約97から約99pbwの液体キャリア、
(b)約0.1から約28pbw、より典型的には約0.5から約5pbw、さらにより典型的には約0.7から約2.8pbwの導電性ポリマー、および、
(c)約0.1から約10pbw、より典型的には約0.01から約4.5pbw、さらにより典型的には約0.075から約1.0pbwの、銀ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、およびこれらの混合物から選択される異方性導電性ナノ構造、
を含む。
(i)約1から約99pbw、より典型的には約50から約95pbw、さらにより典型的には約70から約92.5pbwの導電性ポリマー、および、
(ii)約1から約99pbw、より典型的には約5から約50pbw、さらにより典型的には約7.5から約30pbwの、銀ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、およびこれらの混合物から選択される異方性導電性ナノ構造、
を含む。
(a)約1から約99pbw、より典型的には約50から約95pbw、さらにより典型的には70から約92.5pbwの導電性ポリマー、より典型的には、導電性ポリマーの100pbwに対して:
(1)0pbw超から100pbw、より典型的には約10から約50pbw、さらにより典型的には約20から約50pbwの、QがSである構造(I.a)に従うモノマーユニットを含む1つ以上のポリチオフェンポリマー、より典型的には、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を含む1つ以上のポリチオフェンポリマー、および、
(2)0pbwから100pbw、より典型的には約50から約90pbw、さらにより典型的には約50から約80pbwの、1つ以上の水溶性ポリマー酸ドーパント、より典型的には、ポリ(スチレンスルホン酸)ドーパントを含む1つ以上の水溶性ポリマー酸ドーパント、
を含む導電性ポリマー、ならびに、
(b)約1から約99pbw、より典型的には約5から約50pbw、さらにより典型的には約7.5から約30pbwの異方性導電性ナノ構造、より典型的には、銀ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、またはこれらの混合物を含む異方性導電性ナノ構造、
を含む。
(a)約1から約99pbw、より典型的には約50から約95pbw、さらにより典型的には70から約92.5pbwの導電性ポリマーであって、導電性ポリマーの100pbwに対して:
(1)約20から約50pbwのポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、および、
(2)約50から約80pbwのポリ(スチレンスルホン酸)ドーパント、
を含む、導電性ポリマー、ならびに、
(b)約1から約99pbw、より典型的には約5から約50pbw、さらにより典型的には約7.5から約30pbwの異方性導電性ナノ構造、より典型的には、銀ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、またはこれらの混合物を含む、さらにより典型的には、約10から約150nmの平均直径および約10から約100μmの平均長さを有する銀ナノワイヤを含む異方性導電性ナノ構造、であって、ここで、銀ナノワイヤを含む実施形態では、フィルムは、典型的には、銀ナノワイヤの100重量部に対して、1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含むものである、異方性導電性ナノ構造、
を含む。
フィルムが、フィルムの100pbwあたりX1pbwの銀ナノワイヤに等しいかもしくはそれ未満の量であって、ここで、X1は、(1050/ナノワイヤの平均アスペクト比)と等しい数である、量のナノワイヤを含む場合、式(2.1):
SR = −62.4X + 308 式(2.1)
に従って算出されるものと等しいかもしくはそれ未満、または、
フィルムが、フィルムの100pbwあたりX1pbwよりも多い銀ナノワイヤを含む場合、式(2.2):
SR = −2.8X + B1 式(2.2)
に従って算出されるものと等しいかもしくはそれ未満、
であるシート抵抗を示し、
ここで:
SRは、シート抵抗であり、Ω/□の単位で表され、および、
Xは、フィルム中の銀ナノワイヤの量であり、フィルムの100pbwあたりの銀ナノワイヤのpbwとして表され、および、
B1は、175、または150、または125、または100である。
平均アスペクト比の代表的な値および対応するX1の値を、以下の表に示す。
T = −0.66X + B2 式(3)
に従って算出されるものと等しいかもしくはそれより大きい、550nmにおける光学的透過率を示し、
ここで:
Tは、光学的透過率であり、パーセント(%)として表され、および、
Xは、フィルム中の銀ナノワイヤの量であり、フィルムの100pbwあたりの銀ナノワイヤのpbwとして表され、および、
B2は、50、または55、または60、または65、または70、または75、または80、または85、または90、または95である。
アノード層101、典型的には、500〜5000オングストローム(「Å」)、より典型的には、1000〜2000Å、
所望に応じて存在してよいバッファー層102:典型的には、50〜2000Å、より典型的には、200〜1000Å、
所望に応じて存在してよいホール輸送層103:典型的には、50〜2000Å、より典型的には、100〜1000Å、
光活性層104:典型的には、10〜2000Å、より典型的には、100〜1000Å、
所望に応じて存在してよい電子輸送層:典型的には、105、50〜2000Å、より典型的には、100〜1000Å、および、
カソード層106:典型的には、200〜10000Å、より典型的には、300〜5000Å、
を有する。本技術分野で公知のように、デバイス中の電子−ホール再結合ゾーンの位置、従ってデバイスの発光スペクトルは、各層の相対厚さに影響され得る。層厚さの適切な比率は、デバイスおよび用いられる材料の厳密な性質に依存する。
(a)アノードまたは組み合わせたアノードおよびバッファー層101、
(b)カソード層106
(c)電気活性層104、アノード層101とカソード106との間に配置、
(d)所望に応じて存在してよいバッファー層102、典型的には、アノード層101と電気活性層104との間に配置、
(e)所望に応じて存在してよいホール輸送層105、典型的には、アノード層101と電気活性層104との間に配置、またはバッファー層102が存在する場合、バッファー層102と電気活性層104との間、ならびに、
(f)所望に応じて存在してよい電子注入層105、典型的には、電気活性層104とカソード層106との間に配置、
を含み、ここで、デバイスの層の少なくとも1つ、典型的には、アノードまたは組み合わせたアノードおよびバッファー層101ならびに、存在する場合は、バッファー層102の少なくとも1つは、本発明に従うポリマーフィルム、すなわち、以下の混合物:
(i)導電性ポリマー、および、
(ii)異方性導電性ナノ構造、
を含むポリマーフィルムを含む。
発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、またはライティングパネルなどを例とする、電気エネルギーを放射線に変換するデバイス、
光検出器、光導電セル、フォトレジスター、光スイッチ、フォトトランジスター、光電管、赤外(「IR」)検出器、またはバイオセンサーなどを例とする、電子プロセスを通してシグナルを検出するデバイス、
光起電力デバイスまたは太陽電池などを例とする、放射線を電気エネルギーに変換するデバイス、および、
トランジスターまたはダイオードなどを例とする、1つ以上の半導体層を有する1つ以上の電子部品を含むデバイス、
などである。
実施例1から16および比較例C1の分散液およびポリマーフィルムを、以下のようにして作製した。
実施例17および18の分散液およびポリマーフィルムを、以下のようにして作製した。
エチレングリコール(EG)、ポリビニルピロリドン(PVP)、および塩化リチウム(LiCl)を、三つ口フラスコ中、マグネティックスターラーで攪拌しながら、N2下、180℃にて15分間加熱した。次に、少量の硝酸銀を含有するEGの溶液を1分間以内にて注入する。析出(AgCl)が直ちに観察される。反応を5分間保持した。
実施例26のナノワイヤを、0.009gのLiClを反応器へ充填し、0.045gのAgNO3をEG中でのシード工程にて反応器に充填した以外は、実施例19のナノワイヤについて上述したものと類似の方法で作製した。銀ナノワイヤは、原子間力顕微鏡による平均直径33nm、および光学顕微鏡で測定した加重平均長さ14μmを示した。実施例27のフィルムは、実施例20から25について上述したものと類似の方法で作製し、それは、8重量%の実施例26のナノワイヤを含有していた。実施例27および上記11のフィルムの表面粗さを、各々、原子間力顕微鏡を用いて測定した。実施例27のフィルムのRMS表面粗さは、実施例11のフィルムの表面粗さ26.1と比較して、8.1であった。
以下に、本発明を限定する意図なく、本発明の実施態様の例を記載する。
(態様1)
分散液であって、液体媒体、および前記液体媒体中に分散された、前記分散液の100重量部に対して約0.1から約5重量部の銀ナノワイヤを含み、ここで、前記銀ナノワイヤは、60nmと等しいかもしくはそれ未満の平均直径および100超の平均アスペクト比を有し、前記分散液は、前記銀ナノワイヤの100重量部に対して1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含む、分散液。
(態様2)
前記液体媒体が、水、(C1−C6)アルカノール、および非イオン性界面活性剤を含む、態様1に記載の分散液。
(態様3)
不活性雰囲気下、170℃から185℃の温度にて、ならびに塩化銀または臭化銀の粒子、および少なくとも1つの有機保護剤の存在下にて:
(a)少なくとも1つのポリオール、および、
(b)還元されると金属銀を生成することができる少なくとも1つの銀化合物、
を反応させることによる、銀ナノワイヤを作製する方法。
(態様4)
前記反応が、塩化銀の粒子の存在下にて行われる、態様3に記載の方法。
(態様5)
前記ポリオールが、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、またはトリオールを含む、態様3に記載の方法。
(態様6)
前記ポリオールが、エチレングリコールを含む、態様3に記載の方法。
(態様7)
前記有機保護剤が、ビニルピロリドンコポリマーを含む、態様3に記載の方法。
(態様8)
前記少なくとも1つの銀化合物が、酸化銀、水酸化銀、有機銀塩、および無機銀塩を含む、態様3に記載の方法。
(態様9)
前記少なくとも1つの銀化合物が、硝酸銀を含む、態様3に記載の方法。
(態様10)
前記反応が塩化銀の粒子の存在下にて行われ、前記ポリオールがエチレングリコールを含み、前記有機保護剤がビニルピロリドンコポリマーを含み、前記少なくとも1つの銀化合物が硝酸銀を含む、態様3に記載の方法。
(態様11)
前記銀ナノワイヤを洗浄して、前記ポリオールおよび有機保護剤を除去すること、ならびに前記ナノワイヤを、水を含む液体媒体中に再分散することをさらに含む、態様3に記載の方法。
(態様12)
態様3に記載のプロセスによって作製された、銀ナノワイヤ。
(態様13)
ポリマーフィルムであって:
(a)導電性ポリマー、および、
(b)銀ナノワイヤのネットワーク、
の混合物を含み、前記フィルムは、前記銀ナノワイヤの100重量部に対して1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含む、ポリマーフィルム。
(態様14)
前記導電性ポリマーが、ポリアニリンポリマーと、ポリチオフェンポリマーおよびポリマー酸ドーパントの混合物を含む、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様15)
前記ポリチオフェンポリマーが、構造(I.a)に従うモノマーユニットであって:
R 13 の各々の存在は、独立して、H、アルキル、ヒドロキシ、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、ヒドロキシアルキル、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、またはウレタンであり、および、
m’は、2または3である、
モノマーユニットを、前記ポリマーの1分子あたり2つ以上含み、ならびに前記ポリマー酸ドーパントが、ポリ((スチレンスルホネート)を含む、態様14に記載のポリマーフィルム。
(態様16)
前記異方性導電性ナノ構造が、約10から約150nmの平均直径および約5から約150μmの長さを有する銀ナノワイヤを含む、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様17)
前記銀ナノワイヤが、5nmから60nmの平均直径を有し、100超の平均アスペクト比を有する、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様18)
前記フィルムが、単位スクエアあたり150オームと等しいかもしくはそれ未満であるシート抵抗を示す、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様19)
前記フィルムが、単位スクエアあたり100オームと等しいかもしくはそれ未満であるシート抵抗を示す、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様20)
前記フィルムが:
(a)前記フィルムが前記フィルムの100重量部あたりX 1 重量部に等しいかもしくはそれ未満の銀ナノワイヤを含む場合は、式(2.1):
SR = −62.4X + 308 式(2.1)
に従って算出されるものと等しいかもしくはそれ未満の、または、
(b)前記フィルムが前記フィルムの100重量部あたりX 1 重量部超の銀ナノワイヤを含む場合は、式(2.2):
SR = −2.8X + B 1 式(2.2)
に従って算出されるものと等しいかもしくはそれ未満の、
シート抵抗を示し、
ここで:
SRは、シート抵抗であり、単位スクエアあたりのオームで表され、
Xは、前記フィルム中の銀ナノワイヤの量であり、前記フィルムの100重量部あたりの前記銀ナノワイヤの重量部として表され、
X 1 は、(1050/前記銀ナノワイヤの平均アスペクト比)と等しい数であり、
B 1 は、175である、
態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様21)
前記フィルムが、50%と等しいかもしくはそれより大きい、550nmにおける光学的透過率を示す、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様22)
前記フィルムが、75%と等しいかもしくはそれより大きい、550nmにおける光学的透過率を示す、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様23)
前記フィルムが、式(3):
T = −0.66X + B 2 式(3)
に従って算出されるものと等しいかもしくはそれより大きい、550nmにおける光学的透過率を示し、
ここで:
Tは、光学的透過率であり、パーセント(%)として表され、
Xは、前記フィルム中に含有される銀ナノワイヤの量であり、前記フィルムの100重量部あたりの前記銀ナノワイヤの重量部として表され、および、
B 2 は、50である、
態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様24)
前記フィルムが、基材上に支持されている、態様13に記載のポリマーフィルム。
(態様25)
(i)導電性ポリマー、および、
(ii)カーボンナノファイバーのネットワーク、
の混合物を含む、ポリマーフィルム。
(態様26)
(a)液体キャリア、
(b)前記液体キャリア中に溶解または分散された導電性ポリマー、および、
(c)前記液体キャリア中に分散された異方性導電性ナノ構造、
を含むポリマー組成物。
(態様27)
前記導電性ポリマーが、ポリアニリンポリマーと、ポリチオフェンポリマーおよびポリマー酸ドーパントの混合物を含む、態様26に記載のポリマー組成物。
(態様28)
前記ポリチオフェンポリマーが、構造(I.a)に従うモノマーユニットであって:
R 13 の各々の存在は、独立して、H、アルキル、ヒドロキシ、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、ヒドロキシアルキル、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、またはウレタンであり、および、
m’は、2または3である、
モノマーユニットを、前記ポリマーの1分子あたり2つ以上含み、ならびに前記ポリマー酸ドーパントが、ポリ((スチレンスルホネート)を含む、態様27に記載のポリマー組成物。
(態様29)
前記異方性導電性ナノ構造が、約10から約150nmの平均直径および約5から約150μmの平均長さを有する銀ナノワイヤを含む、態様26に記載のポリマー組成物。
(態様30)
前記銀ナノワイヤが、5nmから60nmの平均直径、および100超の平均アスペクト比を有する、態様26に記載のポリマー組成物。
(態様31)
組成物が、前記銀ナノワイヤの100重量部に対して、1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含む、態様26に記載のポリマー組成物。
(態様32)
前記異方性導電性ナノ構造が、カーボンナノファイバーを含む、態様26に記載のポリマー組成物。
(態様33)
(1)ポリマー組成物の層の形成であって、前記ポリマー組成物は、
(a)液体キャリア、
(b)前記液体キャリア中に溶解または分散された1つ以上の導電性ポリマー、および、
(c)前記液体キャリア中に分散された異方性導電性ナノ構造、
を含む、形成、ならびに、
(2)前記層からの前記液体キャリアの除去、
を含む、ポリマーフィルムを作製するための方法。
(態様34)
前記異方性導電性ナノ構造が、銀ナノワイヤを含む、態様33に記載の方法。
(態様35)
前記異方性導電性ナノ構造が、カーボンナノファイバーを含む、態様33に記載の方法。
(態様36)
態様33に記載の方法によって作製された、ポリマーフィルム。
(態様37)
(a)アノード、または組み合わせたアノードおよびバッファー層101、
(b)カソード層106、
(c)アノード層101とカソード層106との間に配置された電気活性層104、
(d)所望に応じて存在してよいバッファー層102、
(e)所望に応じて存在してよいホール輸送層105、および、
(f)所望に応じて存在してよい電子注入層105、
を含み、ここで、前記アノード、または組み合わせたアノードおよびバッファー層101、前記カソード層106、ならびに、存在する場合は、バッファー層102のうちの少なくとも1つは、態様12に記載のポリマーフィルムを含む、電子デバイス。
(態様38)
(a)アノード、または組み合わせたアノードおよびバッファー層101、
(b)カソード層106、
(c)アノード層101とカソード層106との間に配置された電気活性層104、
(d)所望に応じて存在してよいバッファー層102、
(e)所望に応じて存在してよいホール輸送層105、および、
(f)所望に応じて存在してよい電子注入層105、
を含み、ここで、前記アノード、または組み合わせたアノードおよびバッファー層101、前記カソード層106、ならびに、存在する場合は、バッファー層102のうちの少なくとも1つは、態様31に従って作製されたポリマーフィルムを含む、電子デバイス。
Claims (9)
- 分散液であって、水、(C1−C6)アルカノールおよび非イオン性界面活性剤を含む液体媒体、および前記液体媒体中に分散された、前記分散液の100重量部に対して0.1から5重量部の銀ナノワイヤを含み、ここで、前記銀ナノワイヤは、60nmと等しいかもしくはそれ未満の平均直径および400超の平均アスペクト比を有し、前記分散液は、前記銀ナノワイヤの100重量部に対して1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含む、分散液。
- 不活性雰囲気下、170℃から185℃の温度にて、ならびに塩化銀または臭化銀の粒子、およびビニルピロリドンコポリマーの存在下にて:
(a)少なくとも1つのポリオール、および、
(b)還元されると金属銀を生成することができる少なくとも1つの銀化合物、
を反応させることにより、
水性媒体中に分散された銀ナノワイヤを含み、前記銀ナノワイヤの100重量部に対して1重量部未満のビニルピロリドンポリマーを含む分散体の形態で提供される、60nmと等しいかもしくはそれ未満の平均直径および400超の平均アスペクト比を有する銀ナノワイヤを作製する方法。 - 前記反応が、塩化リチウムの存在下にて行われる、請求項2に記載の方法。
- 前記反応が、塩化銀の粒子の存在下にて行われる、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記ポリオールが、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、またはトリオールを含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリオールが、エチレングリコールを含む、請求項2〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの銀化合物が、酸化銀、水酸化銀、有機銀塩、または無機銀塩を含む、請求項2〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの銀化合物が、硝酸銀を含む、請求項2〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応が塩化銀の粒子の存在下にて行われ、前記ポリオールがエチレングリコールを含み、前記少なくとも1つの銀化合物が硝酸銀を含む、請求項2〜8のいずれか1項に記載の方法。
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