JP6980182B2 - Ultrasonic mist - Google Patents

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本発明は、成膜原料を含むミストを用いる成膜等に有用な超音波ミストに関する。 The present invention relates to an ultrasonic mist useful for film formation or the like using a mist containing a film forming raw material.

液体材料を用いて、半導体膜、絶縁膜等を基体上に成膜する技術が知られており、例えば、スプレー法やスピンコート法等を用いて基体上に成膜する方法が一般的に用いられている。中でも、近年では、フラーレン等の有機材料を簡便に成膜する方法として、フラーレン等の有機材料を溶媒に分散又は溶解させた原料溶液を用いて基体上に成膜することも検討されている。フラーレンはグラファイトと比較して熱伝導率が約100倍低いため、フラーレン膜は通常の炭素膜に比べて好適な熱保護膜としての利用が期待されている。また、フラーレンは電気伝導率が非常に低いため、絶縁膜としての利用や、カラーフィルターの高抵抗ブラックマトリックスとしての用途が期待されている。また、フラーレンは有機n型半導体分子として優れた特性を有することから、有機半導体薄膜としての利用も期待されている。 A technique for forming a semiconductor film, an insulating film, or the like on a substrate using a liquid material is known. For example, a method of forming a film on a substrate by using a spray method, a spin coating method, or the like is generally used. Has been done. In particular, in recent years, as a method for easily forming an organic material such as fullerene, it has been studied to form a film on a substrate using a raw material solution in which an organic material such as fullerene is dispersed or dissolved in a solvent. Since fullerene has a thermal conductivity about 100 times lower than that of graphite, the fullerene film is expected to be used as a suitable thermal protective film as compared with a normal carbon film. In addition, since fullerenes have extremely low electrical conductivity, they are expected to be used as an insulating film and as a high-resistance black matrix for color filters. Further, since fullerenes have excellent properties as organic n-type semiconductor molecules, they are expected to be used as organic semiconductor thin films.

このような有機材料の成膜方法として、特許文献1には、真空蒸着法またはキャスト法を用いて、フラーレン膜を形成することが記載されている。また、キャスト法を用いて成膜する場合の溶媒として、ベンゼン、トルエン、メシチレン等の芳香族炭化水素が例示されている。しかしながら、特許文献1に記載のキャスト法で得られた膜は、表面が粗く、部分的に凝集が生じて膜質が均一でないなど、品質に問題があった。また、キャスト法によって成膜を行う場合には、基板上に形成された塗膜は、そのままでは電子輸送の妨げになる有機溶媒や酸素、水等の残留物が生じてしまうため、熱処理を行う必要があった。そして、熱処理を行った場合には、加熱による相分離によって有機半導体層のネットワーク構造が偶発的に形成されるため、十分な電荷輸送経路が確保できず、有機半導体膜の特性が劣化してしまう課題もあった。なお、真空蒸着法を用いる場合には、真空装置が必要であり、また、高温(500℃以上)で加熱しながら蒸着するため、使用できる基板が制限されてしまうなど、工業的に有用な方法ではなかった。 As a method for forming a film of such an organic material, Patent Document 1 describes forming a fullerene film by using a vacuum vapor deposition method or a casting method. Further, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and mesitylene are exemplified as a solvent for forming a film by using the casting method. However, the film obtained by the casting method described in Patent Document 1 has problems in quality such as a rough surface, partial agglutination, and uneven film quality. Further, when the film is formed by the casting method, the coating film formed on the substrate is heat-treated because a residue such as an organic solvent, oxygen, and water that hinders electron transport is generated as it is. I needed it. When the heat treatment is performed, the network structure of the organic semiconductor layer is accidentally formed by the phase separation by heating, so that a sufficient charge transport path cannot be secured and the characteristics of the organic semiconductor film are deteriorated. There were also challenges. When the vacuum vapor deposition method is used, a vacuum device is required, and since vapor deposition is performed while heating at a high temperature (500 ° C. or higher), the substrates that can be used are limited, which is an industrially useful method. It wasn't.

非特許文献1では、フラーレン誘導体(PCBM)と、溶媒としてのクロロベンゼンとを含む原料溶液から、ミストデポジション法を用いて、フラーレン誘導体(PCBM)を含む薄膜を形成することが記載されている。しかしながら、非特許文献1に記載の方法では、ミスト同士が凝集して膜質が低下したり、基板到達前にミスト中の溶媒が蒸発してしまい、安定的に良好な成膜を行うことが困難である問題があった。また、例えば、フラーレンを成膜する場合には、フラーレンそのものを成膜することはできず、フラーレンを化学修飾したフラーレン誘導体でなければ成膜できないため、フラーレン本来の特性を保持した膜を得ることが困難であった。 Non-Patent Document 1 describes forming a thin film containing a fullerene derivative (PCBM) from a raw material solution containing a fullerene derivative (PCBM) and chlorobenzene as a solvent by using a mist deposition method. However, in the method described in Non-Patent Document 1, it is difficult to stably and goodly form a film because the mist aggregates with each other and the film quality deteriorates, or the solvent in the mist evaporates before reaching the substrate. There was a problem. Further, for example, in the case of forming a fullerene into a film, the fullerene itself cannot be formed, and only a fullerene derivative obtained by chemically modifying the fullerene can form a film. Therefore, a film having the original characteristics of the fullerene can be obtained. Was difficult.

そのため、上記した問題がなく、高い成膜品質で安定的に成膜を行うことができる、工業的に有用な成膜方法が待ち望まれていた。 Therefore, there has been a long-awaited industrially useful film forming method capable of stably forming a film with high film forming quality without the above-mentioned problems.

特開平06−029514号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-029514

池之上卓己; 藤田静雄. 超音波噴霧法による透明導電膜および有機薄膜太陽電池の作製.材料,2012,61.9:777−782.Takumi Ikenoue; Shizuo Fujita. Fabrication of transparent conductive film and organic thin film solar cell by ultrasonic spray method. Materials, 2012, 61.9: 777-782.

本発明は、高い成膜品質で、工業的有利に成膜することができる新規な超音波ミストを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel ultrasonic mist capable of forming an industrially advantageous film with high film forming quality.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、成膜原料と2種以上の溶媒とを少なくとも含む超音波ミストであって、前記溶媒が、第1の溶媒と、第1の溶媒より沸点および25℃における粘度が高い第2の溶媒とを、第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が5:1〜1:1となるように含む超音波ミストを用いて成膜すると、高い成膜品質で、安定的に成膜を行うことができ、例えば、フラーレンそのものを成膜する場合には、フラーレン本来の特性を保持したまま安定的に成膜できることを知見し、このような超音波ミストが、上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have obtained an ultrasonic mist containing at least a film-forming raw material and two or more kinds of solvents, wherein the solvent is a first solvent and a first solvent. Using an ultrasonic mist containing a second solvent having a boiling point and a viscosity at 25 ° C. higher than that of the solvent so that the volume ratio of the first solvent to the second solvent is 5: 1 to 1: 1. When a film is formed, it is possible to stably form a film with high film formation quality. For example, when forming a film of fullerene itself, it was found that the film can be stably formed while maintaining the original characteristics of fullerene. It has been found that such an ultrasonic mist can solve the above-mentioned conventional problems at once.
In addition, after obtaining the above findings, the present inventors have further studied and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
[1] 成膜原料と2種以上の溶媒とを少なくとも含む超音波ミストであって、前記溶媒が、第1の溶媒と、第1の溶媒より沸点および25℃における粘度が高い第2の溶媒とを、第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が5:1〜1:1となるように含むことを特徴とする超音波ミスト。
[2] 第1の溶媒の25℃における粘度が、1.0mPa・s以下である前記[1]記載の超音波ミスト
[3] 第2の溶媒の25℃における粘度が、1.5mPa・s以上である前記[1]または[2]に記載の超音波ミスト。
[4] 第1の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度が、第2の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度よりも高い前記[1]〜[3]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[5] 第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が4:1〜7:3である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[6] 前記成膜原料が、有機化合物を含む前記[1]〜[5]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[7] 前記成膜原料が、環式有機化合物を含む前記[1]〜[6]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[8] 第1の溶媒の沸点が、180℃以下である前記[1]〜[7]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[9] 第1の溶媒が、芳香系溶媒である前記[1]〜[8]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[10] 第2の溶媒の沸点が、200℃以上である前記[1]〜[9]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[11] 第2の溶媒が、非プロトン性極性溶媒である前記[1]〜[10]のいずれかに記載の超音波ミスト。
[12] 成膜原料を含むミストを用いて、基体上に成膜する方法であって、前記ミストとして、前記[1]〜[11]のいずれかに記載の超音波ミストを用いることを特徴とする成膜方法。
[13] 前記成膜を、前記ミストをキャリアガスを用いて前記基体上まで搬送し、ついで、前記基体上で前記ミストを反応させて、前記基体上に膜を形成することにより行う前記[12]記載の成膜方法。
That is, the present invention relates to the following invention.
[1] An ultrasonic mist containing at least a film-forming raw material and two or more kinds of solvents, wherein the solvent is a first solvent and a second solvent having a boiling point and a viscosity at 25 ° C. higher than those of the first solvent. The ultrasonic mist is characterized in that the volume ratio of the first solvent to the second solvent is 5: 1 to 1: 1.
[2] The ultrasonic mist according to [1] above, wherein the viscosity of the first solvent at 25 ° C. is 1.0 mPa · s or less [3] The viscosity of the second solvent at 25 ° C. is 1.5 mPa · s. The ultrasonic mist according to the above [1] or [2].
[4] The above-mentioned [1] to [3], wherein the solubility of the film-forming raw material in the first solvent at 25 ° C. is higher than the solubility of the film-forming raw material in the second solvent at 25 ° C. Ultrasonic mist.
[5] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [4], wherein the volume ratio of the first solvent to the second solvent is 4: 1 to 7: 3.
[6] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [5], wherein the film forming raw material contains an organic compound.
[7] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [6], wherein the film-forming raw material contains a cyclic organic compound.
[8] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [7], wherein the boiling point of the first solvent is 180 ° C. or lower.
[9] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [8], wherein the first solvent is an aromatic solvent.
[10] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [9], wherein the boiling point of the second solvent is 200 ° C. or higher.
[11] The ultrasonic mist according to any one of the above [1] to [10], wherein the second solvent is an aprotic polar solvent.
[12] A method for forming a film on a substrate using a mist containing a film-forming raw material, wherein the ultrasonic mist according to any one of [1] to [11] is used as the mist. Film formation method.
[13] The film formation is carried out by transporting the mist to the substrate using a carrier gas, and then reacting the mist on the substrate to form a film on the substrate [12]. ] The film forming method described.

本発明の超音波ミストは、高品質な膜を工業的有利に成膜することができるという効果を奏する。 The ultrasonic mist of the present invention has the effect of being able to form a high-quality film in an industrially advantageous manner.

実施例において用いた成膜装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the film forming apparatus used in an Example. 実施例における紫外可視吸収測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the ultraviolet-visible absorption measurement in an Example. 実施例におけるI−V特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the IV characteristic in an Example.

本発明の超音波ミストは、成膜原料と2種以上の溶媒とを少なくとも含む超音波ミストであって、前記溶媒が、第1の溶媒と、第1の溶媒より沸点および25℃における粘度が高い第2の溶媒とを、第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が5:1〜1:1となるように含むことを特長とする。 The ultrasonic mist of the present invention is an ultrasonic mist containing at least a film-forming raw material and two or more kinds of solvents, and the solvent has a boiling point and a viscosity at 25 ° C. higher than those of the first solvent and the first solvent. It is characterized by containing a high second solvent so that the volume ratio of the first solvent to the second solvent is 5: 1 to 1: 1.

前記成膜原料は、超音波による霧化が可能なものであれば、特に限定されない。有機化合物を含んでいてもよいし、金属または金属化合物等の無機物を含んでいてもよい。本発明においては、前記成膜原料が、有機化合物を含むのが好ましい。前記有機化合物は、環式有機化合物であっても、非環式有機化合物であってもよいが、本発明においては、環式有機化合物であるのが好ましい。前記環式有機化合物としては、例えば、多環式有機化合物または単環式有機化合物等が挙げられる。前記多環式有機化合物としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、メチルナフタレン、エチルナフタレン、ナフタセン、ペンタセン、ピレン、ピセン、トリフェニレン、アンタンスレン、アセナフセン、アセナフチレン、ベンゾピレン、ベンゾフルオレン、ベンゾフェナンスレン、ベンゾフルオロアニセン、ベンゾペリレン、コロネン、クリセン、ヘキサベンゾペリレン、フタロシアニン、ペリレン、ペリノン、アントラキノン、キナクリドン、キナクリドンキノン、ジオキサジン、インジゴ、チオインジゴ、ピランスロン、アンスアンスロン、フラバンスロン、インダンスロン、イソインドリノン、キノフタロンまたはフラーレン等が挙げられる。前記単環式有機化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、フェノール、アルキルフェノール、レゾルシン、ジフェニル、ジフェニルエーテル、アルキルベンゼン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、イソチアゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジンまたはクメン等が挙げられる。本発明においては、前記有機化合物が、環式有機化合物であるのが好ましく、多環式有機化合物であるのがより好ましく、フラーレンであるのが最も好ましい。 The film-forming raw material is not particularly limited as long as it can be atomized by ultrasonic waves. It may contain an organic compound, or may contain an inorganic substance such as a metal or a metal compound. In the present invention, it is preferable that the film forming raw material contains an organic compound. The organic compound may be a cyclic organic compound or an acyclic organic compound, but in the present invention, it is preferably a cyclic organic compound. Examples of the cyclic organic compound include polycyclic organic compounds and monocyclic organic compounds. Examples of the polycyclic organic compound include naphthalene, anthracene, phenanthrene, methylnaphthalene, ethylnaphthalene, naphthalene, pentacene, pyrene, picene, triphenylene, anthracene, acenaphsen, acenaphthylene, benzopyrene, benzofluorene, benzophenanthrene and benzofluoroanisen. , Benzoperylene, Coronen, Chrysene, Hexabenzoperylene, Phthalocyanin, Perylene, Perinone, Anthraquinone, Kinacridone, Kinacridonquinone, Dioxazine, Indigo, Thioindigo, Pyranthron, Anthracene, Flavanthron, Indanceron, Isoindrinone, Kinophthalone or Fulleren And so on. Examples of the monocyclic organic compound include benzene, toluene, xylene, phenol, alkylphenol, resorcin, diphenyl, diphenyl ether, alkylbenzene, thiophene, furan, pyrrole, imidazole, pyrazole, isothiazole, isoxazole, pyridine, pyrazine and pyrimidine. Or Kumen and the like. In the present invention, the organic compound is preferably a cyclic organic compound, more preferably a polycyclic organic compound, and most preferably fullerene.

前記フラーレンは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、化学修飾されたフラーレン誘導体であっても、化学修飾されていないフラーレンであってもよいが、本発明においては、化学修飾されていないフラーレンであるのが好ましい。前記フラーレンとしては、例えば、C36フラーレン、C60フラーレン、C70フラーレン、C76フラーレン、C78フラーレン、C82フラーレン、C84フラーレン、C90フラーレン、C96フラーレン等が挙げられる。本発明においては、前記フラーレンがC60フラーレンであるのが好ましい。 The fullerene is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be a chemically modified fullerene derivative or a chemically modified fullerene, but in the present invention, the fullerene is chemically modified. It is preferable that the fullerene is not used. Examples of the fullerene include C36 fullerene, C60 fullerene, C70 fullerene, C76 fullerene, C78 fullerene, C82 fullerene, C84 fullerene, C90 fullerene, C96 fullerene and the like. In the present invention, the fullerene is preferably C60 fullerene.

前記超音波ミスト中の前記成膜原料の配合割合は、特に限定されないが、好ましくは、0.001重量%〜80重量%であり、より好ましくは、0.01重量%〜80重量%である。 The blending ratio of the film-forming raw material in the ultrasonic mist is not particularly limited, but is preferably 0.001% by weight to 80% by weight, and more preferably 0.01% by weight to 80% by weight. ..

第1の溶媒は、溶媒として用いることができ、第2の溶媒よりも沸点および25℃における粘度が低いものであれば、特に限定されない。水等の無機溶媒であってもよいし、有機溶媒であってもよい。前記水としては、より具体的には、例えば、純水、超純水、水道水、井戸水鉱泉水、鉱水、温泉水、湧水、淡水、海水などが挙げられる。前記有機溶媒としては、より具体的には、例えば、芳香族系溶媒、エーテル系溶媒、鎖式アミド系溶媒、鎖式炭酸エステル系溶媒、鎖式カルバミン酸エステル、カーボネート系溶媒などが挙げられる。前記芳香族系溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼ鎖式カルボン酸エステル系溶媒ン、エチルベンゼン、エチルトルエン類、エチルキシレン類、ジエチルベンゼン類、プロピルベンゼン類等のアルキルベンゼン類、あるいはメチルナフタレン類、エチルナフタレン類、ジメチルナフタレン類等のアルキルナフタレン類、その他アルキルビフェニル類、アルキルアントラセン類、アルキルビフェニルエーテル等が挙げられる。前記エーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等の多価アルコールのアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ヘキシルメチルエーテル、オクチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジシクロペンチルエーテル等の脂肪族エーテル類;アニソール、フェニルエチルエーテル等の脂肪族−芳香族エーテル類;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン等の環状エーテル類等が挙げられる。前記鎖状アミド系溶媒としては、例えば、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、N、N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミドまたはメチルイミダゾリジノン等が挙げられる。前記鎖式炭酸エステル系溶媒としては、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピル等が挙げられる。前記鎖式カルボン酸エステル系溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルあるいはトリメチル酢酸エチル等が挙げられる。前記鎖式カルバミン酸エステルとしては、例えば、N,N−ジエチルカルバミン酸メチルあるいはN,N−ジエチルカルバミン酸エチル等が挙げられる。前記カーボネート系溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネートなどが挙げられる。本発明においては、第2の溶媒が芳香族系溶媒であるのが好ましく、トリメチルベンゼンであるのがより好ましい。前記トリメチルベンゼンとしては、例えば、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリメチルベンゼン等が挙げられる。本発明においては、前記トリメチルベンゼンが、1,3,5−トリメチルベンゼンであるのが好ましい。 The first solvent can be used as a solvent and is not particularly limited as long as it has a boiling point and a viscosity at 25 ° C. lower than those of the second solvent. It may be an inorganic solvent such as water or an organic solvent. More specifically, the water includes pure water, ultrapure water, tap water, well water mineral spring water, mineral water, hot spring water, spring water, fresh water, seawater and the like. More specifically, examples of the organic solvent include aromatic solvents, ether solvents, chain amide solvents, chain carbonate ester solvents, chain carbamate esters, carbonate solvents and the like. Examples of the aromatic solvent include toluene, xylene, trimethylbenzene chain carboxylic acid ester solvent, ethylbenzene, ethyltoluene, ethylxylenes, diethylbenzenes, alkylbenzenes such as propylbenzenes, and methylnaphthalene. , Ethylnaphthalene, alkylnaphthalene such as dimethylnaphthalene, other alkylbiphenyls, alkylanthranes, alkylbiphenyl ether and the like. Examples of the ether-based solvent include alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether; ethylene glycol monomethyl. Alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate; diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, butyl methyl ether, butyl ethyl ether, di Adipose ethers such as isoamyl ether, hexylmethyl ether, octylmethyl ether, cyclopentylmethyl ether, dicyclopentyl ether; aliphatic-aromatic ethers such as anisole and phenylethyl ether; cyclic ethers such as tetrahydrofuran, tetrahydropyran and dioxane. Kind and the like. Examples of the chain amide solvent include N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpropionamide, and methylimidazolidinone. Can be mentioned. Examples of the chain carbonate ester solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methylpropyl carbonate and the like. Examples of the chain carboxylic acid ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate and the like. Examples of the chain carbamate ester include methyl N, N-diethylcarbamate, ethyl N, N-diethylcarbamate and the like. Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate and the like. In the present invention, the second solvent is preferably an aromatic solvent, more preferably trimethylbenzene. Examples of the trimethylbenzene include 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene and the like. In the present invention, the trimethylbenzene is preferably 1,3,5-trimethylbenzene.

第1の溶媒の25℃における粘度は、第2の溶媒の25℃における粘度よりも低ければ、特に限定されないが、本発明においては、1.0mPa・s以下であるのが好ましい。第1の溶媒の25℃における粘度の下限も特に限定されないが、0.5mPa・s以上であるのが好ましい。なお、「粘度」とは、JIS Z8803に準拠して測定された粘度をいう。また、第1の溶媒の沸点は、第2の溶媒の沸点よりも低ければ、特に限定されない。第1の溶媒の沸点、200℃以下であるのが好ましく、180℃以下であるのがより好ましい。ここで、沸点とは、大気圧下における沸点をいう。また、本発明においては、第1の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度が、第2の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度よりも高いのが好ましい。ここで、溶解度とは、25℃において、第1の溶媒1.0mL中に溶解した前記成膜原料の質量(mg)を意味する。本発明においては、便宜上、第1の溶媒1.0mL中に前記有機化合物を投入していき、飽和濃度以上になった時点で残存する成膜原料の量を前記成膜原料の投入量から差し引いて測定することができる。第1の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度は、1.0mg/mL以上であるのが好ましく、1.5mg/mL以上であるのがより好ましい。 The viscosity of the first solvent at 25 ° C. is not particularly limited as long as it is lower than the viscosity of the second solvent at 25 ° C., but in the present invention, it is preferably 1.0 mPa · s or less. The lower limit of the viscosity of the first solvent at 25 ° C. is not particularly limited, but is preferably 0.5 mPa · s or more. The "viscosity" means the viscosity measured in accordance with JIS Z8803. Further, the boiling point of the first solvent is not particularly limited as long as it is lower than the boiling point of the second solvent. The boiling point of the first solvent is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower. Here, the boiling point means the boiling point under atmospheric pressure. Further, in the present invention, it is preferable that the solubility of the film-forming raw material in the first solvent at 25 ° C. is higher than the solubility of the film-forming raw material in the second solvent at 25 ° C. Here, the solubility means the mass (mg) of the film-forming raw material dissolved in 1.0 mL of the first solvent at 25 ° C. In the present invention, for convenience, the organic compound is added into 1.0 mL of the first solvent, and the amount of the film-forming raw material remaining at the time when the saturation concentration is reached or higher is subtracted from the amount of the film-forming raw material added. Can be measured. The solubility of the film-forming raw material in the first solvent at 25 ° C. is preferably 1.0 mg / mL or more, and more preferably 1.5 mg / mL or more.

第2の溶媒は、溶媒として用いることができ、沸点および25℃における粘度が第1の溶媒よりも高いものであれば、特に限定されない。本発明においては、第2の溶媒が、有機溶媒であるのが好ましく、非プロトン性極性溶媒であるのがより好ましい。前記非プロトン性極性溶媒としては、例えば、ラクタム系溶媒、ラクトン系溶媒、スルホキシド系溶媒、有機リン系溶媒、グリコール系溶媒、およびセロソルブ系溶媒から選ばれる1種または2種以上の溶媒等が挙げられる。前記ラクタム系溶媒としては、例えば、N-メチル−ピロリドン、2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム等が挙げられる。前記ラクトン系溶媒としては、β―ラクトン類、γ―ラクトン類、δ―ラクトン類、ε―ラクトン類などのラクトン類などが挙げられ、具体的には、例えば、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、γ―カプロラクトン、γ―カプリロラクトン、γ―ラウロラクトンなどのγ―ラクトン類、δ―バレロラクトンなどのδ―ラクトン類、又はε―カプロラクトンなどのε―ラクトン類等が挙げられる。前記スルホキシド系溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、メチルフェニルスルホキシドまたはテトラメチレンスルホキシド等が挙げられる。前記有機リン系溶媒としては、テトラメチルホスホリックアミドまたはヘキサメチルホスホリックアミド等が挙げられる。前記グリコール系溶媒としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等が挙げられる。前記セロソルブ系溶媒としては、エチルセロソルブアセテートまたはメチルセロソルブアセテート等が挙げられる。本発明においては、第2の溶媒が、ラクタム系溶媒であるのが好ましく、2−ピロリドンであるのがより好ましい。 The second solvent can be used as a solvent and is not particularly limited as long as it has a boiling point and a viscosity at 25 ° C. higher than those of the first solvent. In the present invention, the second solvent is preferably an organic solvent, more preferably an aprotic polar solvent. Examples of the aprotonic polar solvent include one or more solvents selected from a lactam solvent, a lactone solvent, a sulfoxide solvent, an organic phosphorus solvent, a glycol solvent, and a cellosolve solvent. Be done. Examples of the lactam solvent include N-methyl-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, N-methylcaprolactam and the like. Examples of the lactone-based solvent include lactones such as β-lactones, γ-lactones, δ-lactones, and ε-lactones, and specific examples thereof include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. , Ί-caprolactone, γ-caprylolactone, γ-laurolactone and the like, δ-lactone such as δ-valerolactone, ε-lactone such as ε-caprolactone and the like. Examples of the sulfoxide solvent include dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, methylphenyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide and the like. Examples of the organophosphorus solvent include tetramethylphosphoric amide and hexamethylphosphoric amide. Examples of the glycol-based solvent include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and the like. Examples of the cellosolve-based solvent include ethyl cellosolve acetate and methyl cellosolve acetate. In the present invention, the second solvent is preferably a lactam solvent, more preferably 2-pyrrolidone.

第2の溶媒の25℃における粘度は、第1の溶媒の25℃における粘度よりも高ければ、特に限定されないが、本発明においては、1・5mPa・s以上であるのが好ましく、3.0mPa・s以上であるのがより好ましく、5.0mPa・s以上であるのが最も好ましい。なお、「粘度」とは、JIS Z8803に準拠して測定された粘度をいう。第2の溶媒の沸点は、第1の溶媒の沸点よりも高ければ、特に限定されないが、本発明においては、180℃以上であるのが好ましく、200℃以上であるのがより好ましい。ここで、沸点とは、大気圧下における沸点をいう。また、第2の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度は、1.0mg/mL未満であるのが好ましい。ここで、溶解度とは、25℃において、前記第2の溶媒1.0mL中に溶解した前記成膜原料の質量(mg)を意味する。本発明においては、便宜上、第2の溶媒1.0mL中に前記成膜原料を投入していき、飽和濃度以上になった時点で残存する有機化合物の量を前記成膜原料の投入量から差し引いて測定することができる。 The viscosity of the second solvent at 25 ° C. is not particularly limited as long as it is higher than the viscosity of the first solvent at 25 ° C., but in the present invention, it is preferably 1.5 mPa · s or more, preferably 3.0 mPa. -S or more is more preferable, and 5.0 mPa · s or more is most preferable. The "viscosity" means the viscosity measured in accordance with JIS Z8803. The boiling point of the second solvent is not particularly limited as long as it is higher than the boiling point of the first solvent, but in the present invention, it is preferably 180 ° C. or higher, and more preferably 200 ° C. or higher. Here, the boiling point means the boiling point under atmospheric pressure. Further, the solubility of the film-forming raw material in a second solvent at 25 ° C. is preferably less than 1.0 mg / mL. Here, the solubility means the mass (mg) of the film-forming raw material dissolved in 1.0 mL of the second solvent at 25 ° C. In the present invention, for convenience, the film-forming raw material is put into 1.0 mL of the second solvent, and the amount of the organic compound remaining when the saturation concentration is reached or higher is subtracted from the amount of the film-forming raw material added. Can be measured.

前記超音波ミスト中の第1の溶媒の配合割合は、特に限定されないが、0.0001モル%〜90モル%が好ましく、0.001モル%〜50モル%がより好ましい。前記超音波ミスト中の第2の溶媒の配合割合は、特に限定されないが、好ましくは、0.01モル%〜99モル%であり、より好ましくは、 1モル%〜95モル%である。本発明においては、前記超音波ミスト中、第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が、5:1〜1:1であれば、特に限定されないが、本発明においては、より良好且つ安定的に成膜を行うことができるため、5:1〜2:1であるのが好ましく4:1〜7:3であるのが最も好ましい。 The mixing ratio of the first solvent in the ultrasonic mist is not particularly limited, but is preferably 0.0001 mol% to 90 mol%, more preferably 0.001 mol% to 50 mol%. The mixing ratio of the second solvent in the ultrasonic mist is not particularly limited, but is preferably 0.01 mol% to 99 mol%, and more preferably 1 mol% to 95 mol%. In the present invention, the volume ratio of the first solvent to the second solvent in the ultrasonic mist is not particularly limited as long as it is 5: 1 to 1: 1, but in the present invention, it is better and better. Since the film can be stably formed, it is preferably 5: 1 to 2: 1 and most preferably 4: 1 to 7: 3.

前記超音波ミストは、さらに、添加剤が含まれていてもよい。前記添加剤は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、酸、塩基、溶媒等であってよく、公知の添加剤であってよい。無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。前記酸としては、例えば、弗酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸、酢酸、炭酸、蟻酸、安息香酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、亜硫酸、次亜硫酸、亜硝酸、次亜硝酸、亜リン酸、次亜リン酸等のプロトン酸またはこれらの混合物等が挙げられる。また、前記塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムまたはこれらの混合物等が挙げられる。前記溶媒は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、前記非プロトン性極性溶媒または前記芳香族無極性溶媒以外の有機溶媒であってもよいし、無機溶媒であってもよい。有機溶媒と無機溶媒の混合溶媒であってもよい。前記有機溶媒としては、例えば、アルコール類、エステル類、エーテル類等があげられる。前記無機溶媒としては、水等が挙げられ、より具体的には、例えば、純水、超純水、水道水、井戸水鉱泉水、鉱水、温泉水、湧水、淡水、海水などが挙げられる。 The ultrasonic mist may further contain additives. The additive is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be an acid, a base, a solvent or the like, and may be a known additive. It may be an inorganic material or an organic material. Examples of the acid include fluoroacid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, carbonic acid, formic acid, benzoic acid, chloric acid, hypochlorous acid, sulfite, and the following. Examples thereof include protonic acids such as sulfite, nitrite, hyponitrite, phosphite, hypophosphite, or mixtures thereof. Examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, or a mixture thereof. The solvent is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be an organic solvent other than the aprotic polar solvent or the aromatic non-polar solvent, or may be an inorganic solvent. It may be a mixed solvent of an organic solvent and an inorganic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols, esters, ethers and the like. Examples of the inorganic solvent include water and the like, and more specifically, examples thereof include pure water, ultrapure water, tap water, well water mineral spring water, mineral water, hot spring water, spring water, fresh water, seawater and the like.

前記超音波ミストは、前記成膜原料と、第1の溶媒と、第2の溶媒とを少なくとも混合して得られる溶液を、超音波振動を用いて霧化することにより得られる。前記混合手段は特に限定されず、公知の混合手段であってよい。前記超音波振動の周波数は、特に限定されないが、本発明においては、0.1MHz〜5.0MHzであるのが好ましく、1.0MHz〜5.0MHzであるのがより好ましい。また、前記超音波ミストの粒径は、特に限定されず、数mm程度であってもよいが、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは100nm〜10μmである。 The ultrasonic mist is obtained by atomizing a solution obtained by mixing at least the film-forming raw material, the first solvent, and the second solvent by using ultrasonic vibration. The mixing means is not particularly limited and may be a known mixing means. The frequency of the ultrasonic vibration is not particularly limited, but in the present invention, it is preferably 0.1 MHz to 5.0 MHz, and more preferably 1.0 MHz to 5.0 MHz. The particle size of the ultrasonic mist is not particularly limited and may be about several mm, but is preferably 50 μm or less, and more preferably 100 nm to 10 μm.

本発明の超音波ミストを用いることにより、高い成膜品質で、工業的有利に、良質な膜を成膜することができる。より具体的には、例えば、前記超音波ミストから、基体上に直接または他の層を介して、公知の成膜手段を用いて、成膜を行うことができる。前記成膜手段は、特に限定されないが、本発明においては、ミストCVD法が好ましく、より具体的には、前記超音波ミストをキャリアガスで前記基体上まで搬送し(搬送工程)、前記基体上で前記超音波ミストを反応させて、前記基体上に成膜する(成膜工程)方法等が挙げられる。以下、このような好ましい成膜方法についてより詳細に説明する。 By using the ultrasonic mist of the present invention, it is possible to form a high-quality film with high film-forming quality and industrially advantageous. More specifically, for example, a film can be formed from the ultrasonic mist directly on the substrate or via another layer by using a known film forming means. The film forming means is not particularly limited, but in the present invention, the mist CVD method is preferable, and more specifically, the ultrasonic mist is conveyed onto the substrate by a carrier gas (conveyance step) and then onto the substrate. Examples thereof include a method of reacting the ultrasonic mist with the above-mentioned material to form a film on the substrate (film-forming step). Hereinafter, such a preferable film forming method will be described in more detail.

(基体)
前記基体は、成膜する膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。多孔質構造体であってもよい。
(Hypokeimenon)
The substrate is not particularly limited as long as it can support the film to be formed. The material of the substrate is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be a known substrate, an organic compound, or an inorganic compound. It may be a porous structure.

また、表面の一部または全部の上に、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されているものも、前記基体として好適に用いることができる。前記金属膜の構成金属としては、例えば、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、シリコン、イットリウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる1種または2種以上の金属などが挙げられる。半導体膜の構成材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような元素単体、周期表の第3族〜第5族、第13族〜第15族の元素を有する化合物、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、または金属窒化物等が挙げられる。また、前記導電性膜の構成材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウム(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化タングステン(WO)などが挙げられるが、本発明においては、導電性酸化物からなる導電性膜であるのが好ましく、スズドープ酸化インジウム(ITO)膜であるのがより好ましい。前記絶縁性膜の構成材料としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(Si)、酸窒化シリコン(Si)などが挙げられるが、絶縁性酸化物からなる絶縁性膜であるのが好ましく、チタニア膜であるのがより好ましい。 Further, a film having at least one of a metal film, a semiconductor film, a conductive film and an insulating film formed on a part or all of the surface can also be suitably used as the substrate. The constituent metal of the metal film is, for example, one selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium and barium. Two or more kinds of metals and the like can be mentioned. Examples of the constituent materials of the semiconductor film include simple elements such as silicon and germanium, compounds having elements of Groups 3 to 5 and Groups 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, and metal sulfides. , Metal selenium, metal nitride and the like. Examples of the constituent material of the conductive film include tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped indium oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), and gallium-doped zinc oxide (GZO). , Tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ) and the like, but in the present invention, a conductive film made of a conductive oxide is preferable, and tin dope is used. More preferably, it is an indium oxide (ITO) film. Examples of the constituent materials of the insulating film include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TIO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and silicon oxynitride (Si 4). Examples thereof include O 5 N 3 ), and an insulating film made of an insulating oxide is preferable, and a titania film is more preferable.

なお、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよい。このような形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。 The means for forming the metal film, the semiconductor film, the conductive film and the insulating film is not particularly limited and may be a known means. Examples of such forming means include a mist CVD method, a sputtering method, a CVD method (vapor phase growth method), an SPD method (spray thermal decomposition deposition method), a vapor deposition method, an ALD (atomic layer deposition) method, and a coating method ( For example, dipping, dripping, doctor blade, inkjet, spin coat, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coat, curtain coat, wire bar coat, gravure coat, inkjet coating, etc.).

前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明においては特に限定されないが、0.5μm〜100mmが好ましく、1μm〜10mmがより好ましい。前記基板は、板状であって、成膜する膜の支持体となるものであれば特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、金属基板や導電性基板であってもよい。本発明においては、前記基板が、ガラス基板であるのが好ましい。 The shape of the substrate may be any shape and is effective for any shape, for example, plate-like, fibrous, rod-like, columnar, prismatic, such as a flat plate or a disk. Cylindrical, spiral, spherical, ring-shaped and the like can be mentioned, but in the present invention, a substrate is preferable. The thickness of the substrate is not particularly limited in the present invention, but is preferably 0.5 μm to 100 mm, more preferably 1 μm to 10 mm. The substrate is not particularly limited as long as it has a plate shape and serves as a support for a film to be formed. It may be an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or a conductive substrate. In the present invention, the substrate is preferably a glass substrate.

本発明においては、前記基体が、前記導電性膜を表面の一部または全部に含むのが好ましく、前記基体がガラス基板であり、さらに、前記導電性膜を表面の一部または全部に含むのがより好ましく、前記基体がガラス基板であり、さらに、スズドープ酸化インジウム膜を、表面の一部または全部に含むのが最も好ましい。 In the present invention, it is preferable that the substrate contains the conductive film in a part or all of the surface, the substrate is a glass substrate, and the conductive film is further contained in a part or all of the surface. Is more preferable, the substrate is a glass substrate, and it is most preferable that a tin-doped indium oxide film is contained in a part or all of the surface.

(搬送工程)
搬送工程では、キャリアガスでもって前記超音波ミストを前記基体まで搬送する。前記キャリアガスとしては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、または水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが好適な例として挙げられる。また、キャリアガスの種類は1種類であってよいが、2種類以上であってもよく、流量を下げた希釈ガス(例えば10倍希釈ガス等)などを、第2のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も1箇所だけでなく、2箇所以上あってもよい。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、0.01〜20L/分であるのが好ましく、1〜10L/分であるのがより好ましい。希釈ガスの場合には、希釈ガスの流量が、0.001〜2L/分であるのが好ましく、0.1〜1L/分であるのがより好ましい。
(Transport process)
In the transfer step, the ultrasonic mist is conveyed to the substrate by the carrier gas. The carrier gas is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and for example, an inert gas such as oxygen, ozone, nitrogen or argon, or a reducing gas such as hydrogen gas or forming gas is a suitable example. Can be mentioned. Further, the type of the carrier gas may be one type, but may be two or more types, and a diluted gas having a reduced flow rate (for example, a 10-fold diluted gas) or the like is further used as the second carrier gas. May be good. Further, the carrier gas may be supplied not only at one place but also at two or more places. The flow rate of the carrier gas is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20 L / min, and more preferably 1 to 10 L / min. In the case of a diluting gas, the flow rate of the diluting gas is preferably 0.001 to 2 L / min, more preferably 0.1 to 1 L / min.

(成膜工程)
成膜工程では、基体上で前記超音波ミストを反応させることによって、基体上に、成膜する。前記反応は、前記超音波ミストが反応さえすればそれでよく、物理的な反応であってもよいし、化学的な反応であってもよい。乾燥による反応であってもよいが、熱による熱反応が好ましく、熱反応は、熱でもって前記超音波ミストが反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程では、前記熱反応を、通常、300℃以下で行うが、本発明においては、210℃以下が好ましい。なお、下限については、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよいが、非酸素雰囲気下または酸素雰囲気下で行われるのが好ましい。また、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明においては、大気圧下で行われるのが好ましい。なお、膜厚は、成膜時間を調整することにより、設定することができる。
(Film formation process)
In the film forming step, the ultrasonic mist is reacted on the substrate to form a film on the substrate. The reaction may be a physical reaction or a chemical reaction as long as the ultrasonic mist reacts. The reaction may be a reaction by drying, but a thermal reaction by heat is preferable, and the thermal reaction may be any reaction as long as the ultrasonic mist reacts by heat, and the reaction conditions and the like are not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. .. In this step, the thermal reaction is usually carried out at 300 ° C. or lower, but in the present invention, 210 ° C. or lower is preferable. The lower limit is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but 100 ° C. or higher is preferable, and 120 ° C. or higher is more preferable. Further, the thermal reaction may be carried out in any of vacuum, non-oxygen atmosphere, reducing gas atmosphere and oxygen atmosphere as long as the object of the present invention is not impaired, but the thermal reaction may be carried out in a non-oxygen atmosphere or oxygen. It is preferably done in an atmosphere. Further, it may be carried out under any conditions of atmospheric pressure, pressurization and depressurization, but in the present invention, it is preferably carried out under atmospheric pressure. The film thickness can be set by adjusting the film formation time.

また、本発明においては、前記基体上に、直接、成膜してもよいし、バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層を介して成膜してもよい。バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、ミストCVD法が好ましい。 Further, in the present invention, a film may be formed directly on the substrate, or a film may be formed via another layer such as a buffer layer (buffer layer) or a stress relaxation layer. The means for forming other layers such as the buffer layer (buffer layer) and the stress relaxation layer is not particularly limited and may be known means, but in the present invention, the mist CVD method is preferable.

上記のようにして成膜することで、高い成膜品質で、工業的有利に成膜を行うことができる。また、得られる膜の膜厚も、成膜時間を調整することにより、容易に調整することができる。 By forming a film as described above, it is possible to form a film with high film formation quality and industrially advantageous. Further, the film thickness of the obtained film can be easily adjusted by adjusting the film forming time.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
1.成膜装置
図1を用いて、本実施例で用いた成膜装置1を説明する。成膜装置1は、キャリアガスを供給するキャリアガス源2aと、キャリアガス源2aから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁3aと、キャリアガス(希釈)を供給するキャリアガス(希釈)供給源2bと、キャリアガス(希釈)供給手段2bから送り出されるキャリアガス(希釈)の流量を調節するための流量調節弁3bと、原料溶液4aが収容されるミスト発生源4と、水5aが入れられる容器5と、容器5の底面に取り付けられた超音波振動子6と、ホットプレート8と、ホットプレート8上に載置された基板10と、ミスト発生源4から基板10近傍までをつなぐ供給管9とを備えている。
(Example 1)
1. 1. Film forming apparatus The film forming apparatus 1 used in this embodiment will be described with reference to FIG. The film forming apparatus 1 includes a carrier gas source 2a for supplying a carrier gas, a flow control valve 3a for adjusting the flow rate of the carrier gas sent out from the carrier gas source 2a, and a carrier gas (diluted) for supplying the carrier gas (diluted). Diluted) supply source 2b, flow control valve 3b for adjusting the flow rate of carrier gas (diluted) sent out from the carrier gas (diluted) supply means 2b, mist generation source 4 containing the raw material solution 4a, and water. The container 5 in which the 5a is placed, the ultrasonic transducer 6 attached to the bottom surface of the container 5, the hot plate 8, the substrate 10 mounted on the hot plate 8, and the mist source 4 to the vicinity of the substrate 10. It is provided with a supply pipe 9 for connecting the gas.

2.原料溶液の作製
C60フラーレンをメシチレン(粘度:約1.0mPa・s、25℃におけるC60フラーレンの溶解度:1.5mg/mL)および2−ピロリドン(粘度:約13.3mPa・s、25℃におけるC60フラーレンの溶解度:約0mg/mL)に混合し、これを原料溶液とした。なお、溶液中のメシチレンと2−ピロリドンの混合比は、3:1(体積比)とし、溶液中のC60フラーレンの濃度は1.4×10−3mol/Lとした。
2. 2. Preparation of raw material solution C60 fullerene was mesitylene (viscosity: about 1.0 mPa · s, solubility of C60 fullerene at 25 ° C: 1.5 mg / mL) and 2-pyrrolidone (viscosity: about 13.3 mPa · s, C60 at 25 ° C). The solubility of fullerene: about 0 mg / mL) was mixed, and this was used as a raw material solution. The mixing ratio of mesitylene and 2-pyrrolidone in the solution was 3: 1 (volume ratio), and the concentration of C60 fullerene in the solution was 1.4 × 10 -3 mol / L.

3.成膜準備
上記2.で得られた原料溶液4aを、ミスト発生源4内に収容した。次に、基板10として、ガラス/ITO基板(20mm×25mm)をホットプレート8上に設置し、ホットプレート8を作動させて基板10の温度を210℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁3aおよび3bを開いて、キャリアガス供給源2aから供給されるキャリアガスの流量を2.0L/分に、キャリアガス(希釈)2bから供給されるキャリアガス(希釈)の流量を4.0L/分に調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
3. 3. Preparation for film formation 2. The raw material solution 4a obtained in 1) was housed in the mist generation source 4. Next, as the substrate 10, a glass / ITO substrate (20 mm × 25 mm) was placed on the hot plate 8 and the hot plate 8 was operated to raise the temperature of the substrate 10 to 210 ° C. Next, the flow rate control valves 3a and 3b are opened so that the flow rate of the carrier gas supplied from the carrier gas supply source 2a is 2.0 L / min and that of the carrier gas (diluted) supplied from the carrier gas (diluted) 2b. The flow rate was adjusted to 4.0 L / min. Nitrogen was used as the carrier gas.

4.フラーレン膜の成膜
次に、超音波振動子6を2.4MHzで振動させ、その振動を、水5aを通じて原料溶液4aに伝播させることによって、原料溶液4aを霧化させてミスト4bを生成させた。このミスト4bが、キャリアガスによって、供給管9内を通って、基板10へと搬送され、大気圧下、210℃にて、基板10近傍でミストが熱反応して、基板10上にフラーレン膜が形成された。なお、得られたフラーレン膜の膜厚は約50nmであった。
4. Formation of fullerene film Next, the ultrasonic transducer 6 is vibrated at 2.4 MHz, and the vibration is propagated to the raw material solution 4a through water 5a to atomize the raw material solution 4a and generate mist 4b. rice field. This mist 4b is conveyed to the substrate 10 by the carrier gas through the inside of the supply pipe 9, and the mist thermally reacts in the vicinity of the substrate 10 at 210 ° C. under atmospheric pressure to form a fullerene film on the substrate 10. Was formed. The film thickness of the obtained fullerene film was about 50 nm.

5.評価
上記4.にて得られたフラーレン膜につき、紫外可視吸収測定を行った。その結果を図2に示す。図2から分かるように、得られたフラーレン膜は、波長300nm〜400nmの間に吸光ピークを有していた。また、得られたフラーレン膜につき、トランジスタ出力特性を測定した。その結果を図3に示す。図3からわかるように、得られたフラーレン膜は、ゲート電圧が0Vから60Vまで増加するに従ってドレイン電流が変調しており、良好なn型半導体特性を有していた。
5. Evaluation Above 4. Ultraviolet-visible absorption measurement was performed on the fullerene film obtained in. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the obtained fullerene film had an absorption peak in the wavelength range of 300 nm to 400 nm. In addition, the transistor output characteristics of the obtained fullerene film were measured. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the obtained fullerene film had good n-type semiconductor characteristics in which the drain current was modulated as the gate voltage increased from 0 V to 60 V.

(実施例2)
成膜温度を、180℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、フラーレン膜を成膜した。得られたフラーレン膜につき、実施例1と同様にして、紫外吸収測定を行った。その結果を図2に示す。図2から分かるように、実施例2で得られたフラーレン膜は、波長300nm〜400nmの間に吸光ピークを有していた。
(Example 2)
A fullerene film was formed in the same manner as in Example 1 except that the film forming temperature was 180 ° C. The obtained fullerene film was measured for ultraviolet absorption in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the fullerene film obtained in Example 2 had an absorption peak in the wavelength range of 300 nm to 400 nm.

(実施例3〜4)
実施例3、実施例4として、実施例1の成膜温度をそれぞれ150℃、120℃としたこと以外は、それぞれ実施例1と同様にして、フラーレン膜を成膜した。得られたそれぞれのフラーレン膜につき、実施例1と同様にして、紫外可視吸光測定を行ったところ、得られたフラーレン膜はいずれも、波長300nm〜400nmの間に吸光ピークを有していた。
(Examples 3 to 4)
As Examples 3 and 4, a fullerene film was formed in the same manner as in Example 1 except that the film formation temperatures of Example 1 were set to 150 ° C. and 120 ° C., respectively. Ultraviolet-visible absorption measurement was performed on each of the obtained fullerene films in the same manner as in Example 1. As a result, all of the obtained fullerene films had an absorption peak in the wavelength range of 300 nm to 400 nm.

(実施例5〜8)
実施例5〜8として、実施例1〜4のメシチレンと2−ピロリドンとの混合比をそれぞれ、4:1(体積比)としたこと以外は、実施例1〜4とそれぞれ同様にして、フラーレン膜を成膜した。得られたそれぞれのフラーレン膜につき、実施例1と同様にして、紫外可視吸光測定を行ったところ、得られたフラーレン膜は、いずれも波長300nm〜400nmの間に吸光ピークを有していた。
(Examples 5 to 8)
As Examples 5 to 8, fullerenes were obtained in the same manner as in Examples 1 to 4 except that the mixing ratio of mesitylene and 2-pyrrolidone in Examples 1 to 4 was 4: 1 (volume ratio), respectively. A film was formed. Ultraviolet-visible absorption measurement was performed on each of the obtained fullerene films in the same manner as in Example 1. As a result, all of the obtained fullerene films had an absorption peak in the wavelength range of 300 nm to 400 nm.

(実施例9〜12)
実施例9〜12として、実施例1〜4のメシチレンと2−ピロリドンとの混合比をそれぞれ、7:3(体積比)としたこと以外は、実施例1〜4とそれぞれ同様にして、フラーレン膜を成膜した。得られたそれぞれのフラーレン膜につき、実施例1と同様にして、紫外可視吸光測定を行ったところ、得られたフラーレン膜は、いずれも波長300nm〜400nmの間に吸光ピークを有していた。
(Examples 9 to 12)
As Examples 9 to 12, fullerenes are the same as in Examples 1 to 4, except that the mixing ratio of mesitylene and 2-pyrrolidone in Examples 1 to 4 is 7: 3 (volume ratio), respectively. A film was formed. Ultraviolet-visible absorption measurement was performed on each of the obtained fullerene films in the same manner as in Example 1. As a result, all of the obtained fullerene films had an absorption peak in the wavelength range of 300 nm to 400 nm.

(比較例1)
メシチレンと2―ピロリドンとの混合比を、10:1(体積比)としたこと以外は、実施例1と同様にして、成膜を行った。その結果、膜質が非常に悪く、成膜レートも実施例1の1/10以下であった。
(Comparative Example 1)
The film was formed in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of mesitylene and 2-pyrrolidone was 10: 1 (volume ratio). As a result, the film quality was very poor, and the film formation rate was 1/10 or less of that of Example 1.

(比較例2)
メシチレンと2−ピロリドンの混合比を、2:3(体積比)としたこと以外は、実施例1と同様にして、成膜を行った。その結果、ミストがほとんど生成されず、成膜することができなかった。
(Comparative Example 2)
The film was formed in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of mesitylene and 2-pyrrolidone was 2: 3 (volume ratio). As a result, almost no mist was generated and the film could not be formed.

(比較例3)
メシチレンのみを溶媒として用いたこと以外は、実施例1と同様にして、成膜を行った。その結果、膜が全く付かず、密着性も悪かった。また、成膜レートも実施例1の1/10以下であった。
(Comparative Example 3)
The film was formed in the same manner as in Example 1 except that only mesitylene was used as a solvent. As a result, no film was attached and the adhesion was poor. The film formation rate was also 1/10 or less of that of Example 1.

(比較例4)
2−ピロリドンのみを溶媒として用いたこと以外は、実施例1と同様にして、成膜を行った。しかしながら、C60フラーレンが溶媒にほとんど溶けず、さらに霧化することも困難であり、成膜することができなかった。
(Comparative Example 4)
The film was formed in the same manner as in Example 1 except that only 2-pyrrolidone was used as a solvent. However, C60 fullerene was hardly soluble in the solvent, and it was difficult to atomize it, so that the film could not be formed.

本発明の超音波ミストを用いることにより、高い成膜品質で、工業的有利に成膜することができ、特に、低温、大気圧および非真空で成膜することができるので、基板等の制限もなく、種々の幅広い分野に利用可能である。また、本発明の超音波ミストを用いて得られた膜を、例えば光電変換装置等に好適に利用することができる。 By using the ultrasonic mist of the present invention, it is possible to form an industrially advantageous film with high film forming quality, and in particular, it is possible to form a film at low temperature, atmospheric pressure and non-vacuum, so that there are restrictions on the substrate and the like. It can be used in a wide variety of fields. Further, the film obtained by using the ultrasonic mist of the present invention can be suitably used for, for example, a photoelectric conversion device.

1 成膜装置
2a キャリアガス源
2b キャリアガス(希釈)源
3a 流量調節弁
3b 流量調節弁
4 ミスト発生源
4a 原料溶液
4b ミスト
5 容器
5a 水
6 超音波振動子
8 ホットプレート
9 供給管
10 基板

1 Formation device 2a Carrier gas source 2b Carrier gas (dilution) source 3a Flow control valve 3b Flow control valve 4 Mist generation source 4a Raw material solution 4b Mist 5 Container 5a Water 6 Ultrasonic oscillator 8 Hot plate 9 Supply pipe 10 Substrate

Claims (9)

成膜原料と2種以上の溶媒とを少なくとも含む超音波ミストであって、前記溶媒が、第1の溶媒としての芳香族系溶媒と、第1の溶媒より沸点および25℃における粘度が高い第2の溶媒としての非プロトン性極性溶媒とを、第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が5:1〜1:1となるように含み、前記成膜原料が環式有機化合物であることを特徴とする超音波ミスト。 An ultrasonic mist containing at least a film-forming raw material and two or more kinds of solvents, wherein the solvent has an aromatic solvent as a first solvent and a boiling point and a viscosity at 25 ° C. higher than those of the first solvent. and aprotic polar solvents as second solvent, the volume ratio of the first solvent and the second solvent is from 5: 1 to 1: 1 so as to look including the film forming material is a cyclic organic compound An ultrasonic mist characterized by being. 第1の溶媒の25℃における粘度が、1.0mPa・s以下である請求項1記載の超音波ミスト The ultrasonic mist according to claim 1, wherein the viscosity of the first solvent at 25 ° C. is 1.0 mPa · s or less. 第2の溶媒の25℃における粘度が、1.5mPa・s以上である請求項1または2に記載の超音波ミスト。 The ultrasonic mist according to claim 1 or 2, wherein the viscosity of the second solvent at 25 ° C. is 1.5 mPa · s or more. 第1の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度が、第2の溶媒に対する前記成膜原料の25℃における溶解度よりも高い請求項1〜3のいずれかに記載の超音波ミスト。 The ultrasonic mist according to any one of claims 1 to 3, wherein the solubility of the film-forming raw material in a first solvent at 25 ° C. is higher than the solubility of the film-forming raw material in a second solvent at 25 ° C. 第1の溶媒と第2の溶媒との体積比が4:1〜7:3である請求項1〜4のいずれかに記載の超音波ミスト。 The ultrasonic mist according to any one of claims 1 to 4, wherein the volume ratio of the first solvent to the second solvent is 4: 1 to 7: 3. 第1の溶媒の沸点が、180℃以下である請求項1〜のいずれかに記載の超音波ミスト。 The ultrasonic mist according to any one of claims 1 to 5 , wherein the boiling point of the first solvent is 180 ° C. or lower. 第2の溶媒の沸点が、200℃以上である請求項1〜のいずれかに記載の超音波ミスト。 The ultrasonic mist according to any one of claims 1 to 6 , wherein the boiling point of the second solvent is 200 ° C. or higher. 成膜原料を含むミストを用いて、基体上に成膜する方法であって、前記ミストとして、請求項1〜のいずれかに記載の超音波ミストを用いることを特徴とする成膜方法。 A method for forming a film on a substrate using a mist containing a film-forming raw material, wherein the ultrasonic mist according to any one of claims 1 to 7 is used as the mist. 前記成膜を、前記ミストをキャリアガスを用いて前記基体上まで搬送し、ついで、前記基体上で前記ミストを反応させて、前記基体上に膜を形成することにより行う請求項記載の成膜方法。
The deposition, the mist is conveyed up on the substrate using a carrier gas, then the by reacting the mist on a substrate, formed of claim 8, wherein performing by forming a film on the substrate Membrane method.
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