JP7148766B2 - METHOD OF FORMING CARBON NANOTUBE CONTAINING FILM - Google Patents
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Description
本発明は、原料溶液を霧化して得られる微小なミストを利用してカーボンナノチューブ含有膜を成膜する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a carbon nanotube-containing film using fine mist obtained by atomizing a raw material solution.
炭素原子のみで構成されるカーボンナノチューブは、電気的特性や熱伝導性、機械的性質に優れた材料である。また、カーボンナノチューブは、非常に軽量、且つ、極めて強靱であり、また、優れた弾性・復元性を有する材料である。このように優れた性質を有するカーボンナノチューブは、工業材料として、極めて魅力的、且つ重要な物質である。 Carbon nanotubes, which are composed only of carbon atoms, are materials with excellent electrical properties, thermal conductivity, and mechanical properties. In addition, carbon nanotubes are a material that is extremely lightweight, extremely tough, and has excellent elasticity and resilience. Carbon nanotubes with such excellent properties are extremely attractive and important substances as industrial materials.
特許文献1には、カーボンナノチューブ集合体の分散液とエラストマーであるフッ素ゴムとを混合させたカーボンナノチューブ分散液をシリコン基板上にスプレー塗布した後、加熱乾燥によって溶媒を除去することにより、シリコン基板上にカーボンナノチューブ複合物層を形成することが記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、カーボンナノチューブを均一に分散させてスプレー塗布することが困難であり、また、カーボンナノチューブ複合物層を得た後、さらに5時間以上加熱乾燥を施す必要があるなど、工程が複雑且つ長時間であった。また、カーボンナノチューブが均一に分散されたカーボンナノチューブ複合物層を得ることが困難であり、また、所望の蛍光ピーク波長を得ることもができないなど、複合物層の特性も十分に満足できるものではなかった。
In
特許文献2では、単層カーボンナノチューブと発光性化合物との結合体をクロロホルム、ジクロロエタン、または二硫化炭素に溶解させた溶液が、500nm付近に発光ピークを有すること、この溶液を成形材料として用いて、薄膜に成形することにより、フィルム状の単層カーボンナノチューブ(SWNT)が得られることが記載されている。しかしながら、特許文献2においては、実際にフィルム状に成形したことは記載されておらず、また、単層カーボンナノチューブに発光性化合物を共有結合させて化学修飾しているため、溶液の状態においても光学特性が安定しない課題があった。 Patent Document 2 discloses that a solution obtained by dissolving a combination of a single-walled carbon nanotube and a light-emitting compound in chloroform, dichloroethane, or carbon disulfide has an emission peak near 500 nm, and that this solution is used as a molding material. , describes that film-like single-walled carbon nanotubes (SWNT) can be obtained by molding into thin films. However, in Patent Document 2, there is no description that the single-walled carbon nanotube is actually formed into a film, and the single-walled carbon nanotube is chemically modified by covalently bonding the light-emitting compound. There was a problem that the optical characteristics were not stable.
また、非特許文献1には、多層カーボンナノチューブのアセトニトリル溶液に、電気化学処理を施すことにより、カーボンナノ結晶を形成すること、および得られたカーボンナノ結晶が、可視領域(410nm)にて発光することが記載されている。しかしながら、非特許文献1に記載のカーボンナノ結晶は、電気化学処理によってカーボンナノチューブの構造が壊れており、カーボンナノチューブ本来の特性を発揮できるものではなかった。また、カーボンナノチューブを含有する膜で、可視領域にて良好な蛍光を示す膜を得ることは困難であった。
In addition, in Non-Patent
本発明は、良質なカーボンナノチューブ含有膜を工業的有利に成膜することができる新規な成膜方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel film-forming method capable of industrially advantageously forming a high-quality carbon nanotube-containing film.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、カーボンナノチューブと溶媒とを含む原料溶液を霧化し、得られたミストにキャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストを前記基体まで搬送し、ついで、前記基体上で前記ミストを反応させることにより前記基体上にカーボンナノチューブ含有膜を形成すると、カーボンナノチューブに化学修飾等を施すことなく、良好な蛍光特性を有するカーボンナノチューブ含有膜を簡単且つ容易に形成でき、さらに、容易に蛍光ピーク波長の調整が可能であることを知見し、このような成膜方法が、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 intensive studies to achieve the above object, the present inventors atomized a raw material solution containing carbon nanotubes and a solvent, supplied a carrier gas to the obtained mist, and dispersed the mist with the carrier gas. When the carbon nanotube-containing film is formed on the substrate by transporting it to the substrate and then reacting the mist on the substrate, the carbon nanotube-containing film having good fluorescence characteristics is formed without chemically modifying the carbon nanotube. We found that a film can be formed simply and easily, and that the fluorescence peak wavelength can be easily adjusted. Found it.
Moreover, after obtaining the above knowledge, the inventors of the present invention conducted further studies and completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
[1] カーボンナノチューブと溶媒とを少なくとも含む原料溶液を反応させてカーボンナノチューブ含有膜を成膜する方法であって、前記原料溶液を霧化し、得られたミストにキャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストを前記基体まで搬送し、ついで、前記基体上で前記ミストを反応させることを特徴とする成膜方法。
[2] 前記溶媒が、有機溶媒を含む前記[1]記載の成膜方法。
[3] 前記溶媒が、酸素原子含有有機溶媒を含む前記[1]または[2]に記載の成膜方法。
[4] 前記溶媒が、下記式(1)で表される前記[1]~[3]のいずれかに記載の成膜方法。
[5] 前記溶媒が、下記式(2)で表される前記[1]~[4]のいずれかに記載の成膜方法。
[7] 前記反応が、熱反応である前記[1]~[6]のいずれかに記載の成膜方法。
[8] 熱反応を300℃以下の温度で行う前記[7]記載の成膜方法。
[9] 未修飾のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ含有膜であって、500nm以下に蛍光ピーク波長を有することを特徴とするカーボンナノチューブ含有膜。
[10] 光源と蛍光体膜とを少なくとも含む発光装置であって、前記蛍光体膜が、前記[9]記載のカーボンナノチューブ含有膜である発光装置。
Specifically, the present invention relates to the following inventions.
[1] A method of forming a carbon nanotube-containing film by reacting a raw material solution containing at least carbon nanotubes and a solvent, wherein the raw material solution is atomized, a carrier gas is supplied to the obtained mist, and the carrier A method of forming a film, characterized in that the mist is transported to the substrate with a gas, and then the mist is reacted on the substrate.
[2] The film forming method according to [1], wherein the solvent contains an organic solvent.
[3] The film forming method according to [1] or [2], wherein the solvent contains an oxygen atom-containing organic solvent.
[4] The film forming method according to any one of [1] to [3], wherein the solvent is represented by the following formula (1).
[5] The film forming method according to any one of [1] to [4], wherein the solvent is represented by the following formula (2).
[7] The film forming method according to any one of [1] to [6], wherein the reaction is a thermal reaction.
[8] The film forming method according to [7], wherein the thermal reaction is performed at a temperature of 300° C. or lower.
[9] A carbon nanotube-containing film containing unmodified carbon nanotubes, wherein the carbon nanotube-containing film has a fluorescence peak wavelength of 500 nm or less.
[10] A light-emitting device comprising at least a light source and a phosphor film, wherein the phosphor film is the carbon nanotube-containing film according to [9] above.
本発明の実施態様にかかる成膜方法によれば、良質なカーボンナノチューブ含有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。 According to the film forming method according to the embodiment of the present invention, it is possible to form a high-quality carbon nanotube-containing film in an industrially advantageous manner.
本発明の実施態様にかかる成膜方法は、カーボンナノチューブと溶媒とを少なくとも含む原料溶液を反応させてカーボンナノチューブ含有膜を成膜する方法であって、前記原料溶液を霧化し(霧化工程)、得られたミストにキャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストを前記基体まで搬送し(搬送工程)、ついで、前記基体上で前記ミストを反応させる(成膜工程)ことを特長とする。 A film forming method according to an embodiment of the present invention is a method of forming a carbon nanotube-containing film by reacting a raw material solution containing at least carbon nanotubes and a solvent, wherein the raw material solution is atomized (atomization step). A carrier gas is supplied to the obtained mist, the mist is transported to the substrate by the carrier gas (transportation step), and then the mist is reacted on the substrate (film formation step). do.
(霧化工程)
霧化工程は、前記原料溶液を霧化してミストを発生させる。なお、前記霧化には、前記原料溶液を液滴化することも含まれる。霧化手段は、前記原料溶液を霧化できさえすれば特に限定されず、公知の霧化手段であってよいが、本発明の実施態様においては、超音波を用いる霧化手段であるのが好ましい。前記ミストは、初速度がゼロで、空中に浮遊するものが好ましく、例えば、スプレーのように吹き付けるのではなく、空間に浮かびガスとして搬送することが可能なミストであるのがより好ましい。なお、前記ミストには、液滴も含まれる。ミストの液滴サイズは、特に限定されず、数mm程度の液滴であってもよいが、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは1~10μmである。
(Atomization process)
The atomization step atomizes the raw material solution to generate mist. The atomization also includes making the raw material solution into droplets. The atomization means is not particularly limited as long as it can atomize the raw material solution, and may be a known atomization means. preferable. The mist preferably has an initial velocity of zero and floats in the air. For example, it is more preferable that the mist floats in space and can be transported as a gas, rather than being sprayed like a spray. Note that the mist includes liquid droplets. The droplet size of the mist is not particularly limited, and may be about several millimeters, preferably 50 μm or less, more preferably 1 to 10 μm.
(原料溶液)
原料溶液は、カーボンナノチューブと溶媒とを少なくとも含んでおり、霧化が可能であれば特に限定されず、無機材料を含んでいてもよいし、有機材料を含んでいてもよい。また、前記原料溶液は、無機材料および有機材料の両方の材料を含んでいてもよい。
(raw material solution)
The raw material solution contains at least carbon nanotubes and a solvent, is not particularly limited as long as it can be atomized, and may contain an inorganic material or an organic material. Moreover, the raw material solution may contain both inorganic materials and organic materials.
前記カーボンナノチューブは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されることなく、単層カーボンナノチューブであってもよいし、多層カーボンナノチューブであってもよい。本発明の実施態様においては、前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブであるのが好ましい。また、前記カーボンナノチューブの製法としては、特に限定されず、例えば、アーク放電法、レーザー蒸発法または化学気相成長法等が挙げられる。また、前記カーボンナノチューブは、化学修飾されているものであってもよいが、本発明の実施態様においては、化学修飾されていない、未修飾のものであるのが好ましい。本発明の成膜方法によれば、未修飾のカーボンナノチューブであっても、簡単且つ容易に、カーボンナノチューブ含有膜を得ることができる。また、前記原料溶液中の前記カーボンナノチューブの含有量は、特に限定されないが、本発明の実施態様においては、0.01g/L~1.0g/Lであるのが好ましく、0.1g/L~1.0g/Lであるのがより好ましい。 The carbon nanotube is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be a single-walled carbon nanotube or a multi-walled carbon nanotube. In an embodiment of the present invention, the carbon nanotubes are preferably single-walled carbon nanotubes. Moreover, the method for producing the carbon nanotubes is not particularly limited, and examples thereof include an arc discharge method, a laser evaporation method, a chemical vapor deposition method, and the like. The carbon nanotubes may be chemically modified, but in the embodiment of the present invention, they are preferably unmodified. According to the film forming method of the present invention, a carbon nanotube-containing film can be easily and easily obtained even from unmodified carbon nanotubes. Further, the content of the carbon nanotubes in the raw material solution is not particularly limited, but in an embodiment of the present invention, it is preferably 0.01 g/L to 1.0 g/L, and 0.1 g/L More preferably ~1.0 g/L.
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、無機溶媒であってもよいし、有機溶媒であってもよい。通常、ミストデポジション法で成膜する場合には溶媒として水を用いるが、本発明の実施態様においては、前記溶媒が、有機溶媒を含むのが、より良好に前記カーボンナノチューブ含有膜を成膜することができるので、好ましく、有機溶媒であるのが、より好ましく、酸素原子含有有機溶媒を含むのがさらにより好ましく、酸素原子含有有機溶媒であるのが最も好ましい。本発明の実施態様においては、所定の溶媒を用いて、ミストデポジション法によって成膜することにより、得られるカーボンナノチューブ含有膜の蛍光ピーク波長を容易に調整することができる。前記酸素原子含有有機溶媒は、溶媒として用いることができ、ヘテロ原子または置換基の中に酸素原子を含んでいるものであれば、特に限定されない。本発明の実施態様においては、前記溶媒が、下記式(1)で表される溶媒であるのが、より超音波霧化に適した前記原料溶液を得ることができ、さらに、得られるカーボンナノチューブ含有膜の可視領域の蛍光特性をより良好に発現することができるため、好ましく、下記式(2)で表される溶媒であるのがより好ましい。 The solvent is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be an inorganic solvent or an organic solvent. Normally, water is used as a solvent when forming a film by a mist deposition method, but in an embodiment of the present invention, the solvent contains an organic solvent to form the carbon nanotube-containing film more satisfactorily. It is preferably an organic solvent, more preferably an organic solvent, even more preferably an oxygen atom-containing organic solvent, and most preferably an oxygen atom-containing organic solvent. In the embodiment of the present invention, the fluorescence peak wavelength of the obtained carbon nanotube-containing film can be easily adjusted by forming the film by the mist deposition method using a predetermined solvent. The oxygen atom-containing organic solvent is not particularly limited as long as it can be used as a solvent and contains an oxygen atom in a heteroatom or substituent. In an embodiment of the present invention, the solvent is a solvent represented by the following formula (1), so that the raw material solution more suitable for ultrasonic atomization can be obtained, and the obtained carbon nanotubes A solvent represented by the following formula (2) is more preferable because it allows the contained film to exhibit better fluorescence properties in the visible region.
「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子などが挙げられる。 "Halogen atom" includes, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like.
本発明における「置換基」としては、例えば、置換基を有していてもよい炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、ハロゲン原子、ハロゲン化炭化水素基、-OR1a(R1aは水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を示す。)、-SR1b(R1bは水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を示す。)、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアルキレンジオキシ基、ニトロ基、アミノ基、置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、置換シリル基、水酸基、カルボキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシチオカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシチオカルボニル基、置換基を有していてもよいアルキルチオカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールチオカルボニル基、置換基を有していてもよいカルバモイル基、置換ホスフィノ基、アミノスルホニル基、アルコキシスルホニル基又はオキソ基等が挙げられる。 The "substituent" in the present invention includes, for example, an optionally substituted hydrocarbon group, an optionally substituted heterocyclic group, a halogen atom, a halogenated hydrocarbon group, -OR 1a (R 1a is a hydrogen atom, an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic group), —SR 1b (R 1b is a hydrogen atom, a substituent optionally substituted hydrocarbon group or optionally substituted heterocyclic group), optionally substituted acyl group, optionally substituted acyloxy group , optionally substituted alkoxycarbonyl group, optionally substituted aryloxycarbonyl group, optionally substituted alkylenedioxy group, nitro group, amino group, substituted amino cyano group, sulfo group, substituted silyl group, hydroxyl group, carboxy group, optionally substituted alkoxythiocarbonyl group, optionally substituted aryloxythiocarbonyl group, substituted an optionally substituted alkylthiocarbonyl group, an optionally substituted arylthiocarbonyl group, an optionally substituted carbamoyl group, a substituted phosphino group, an aminosulfonyl group, an alkoxysulfonyl group, an oxo group, etc. is mentioned.
「炭化水素基」としては、炭化水素基及び置換炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アリール基又はアラルキル基等が挙げられる。 "Hydrocarbon group" includes hydrocarbon groups and substituted hydrocarbon groups. Hydrocarbon groups include, for example, alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, and the like.
アルキル基としては、炭素数1~20の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基が好ましい。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、2-プロピル、n-ブチル、1-メチルプロピル、2-メチルプロピル、tert-ブチル、n-ペンチル、1-メチルブチル、1-エチルプロピル、tert-ペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルプロピル、n-ヘキシル、1-メチルペンチル、1-エチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-メチルペンチル、2-メチルペンタン-3-イル、3,3-ジメチルブチル、2,2-ジメチルブチル、1,1-ジメチルブチル、1,2-ジメチルブチル、1,3-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、1-エチルブチル、2-エチルブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル又はシクロヘキシル等が挙げられる。アルキル基は、中でも炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素数1~6のアルキル基が更に好ましく、炭素数1~4のアルキル基がとりわけ好ましい。 The alkyl group is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples of alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, 2-propyl, n-butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methylbutyl, 1- ethylpropyl, tert-pentyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 1-ethylbutyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 2-methylpentan-3-yl, 3,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl , 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, icosyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl or cyclohexyl. The alkyl group is more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル、インデニル、ペンタレニル、ナフチル、アズレニル、フルオレニル、フェナントレニル、アントラセニル、アセナフチレニル、ビフェニレニル、ナフタセニル又はピレニル等が挙げられる。アリール基は、中でも炭素数6~14のアリール基がより好ましい。 As the aryl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of aryl groups include phenyl, indenyl, pentalenyl, naphthyl, azulenyl, fluorenyl, phenanthrenyl, anthracenyl, acenaphthylenyl, biphenylenyl, naphthacenyl, pyrenyl, and the like. The aryl group is more preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
アラルキル基としては、炭素数7~20のアラルキル基が好ましい。該アラルキル基の具体例としては、ベンジル、フェネチル、1-フェニルプロピル、2-フェニルプロピル、3-フェニルプロピル、1-フェニルブチル、2-フェニルブチル、3-フェニルブチル、4-フェニルブチル、1-フェニルペンチルブチル、2-フェニルペンチルブチル、3-フェニルペンチルブチル、4-フェニルペンチルブチル、5-フェニルペンチルブチル、1-フェニルヘキシルブチル、2-フェニルヘキシルブチル、3-フェニルヘキシルブチル、4-フェニルヘキシルブチル、5-フェニルヘキシルブチル、6-フェニルヘキシルブチル、1-フェニルヘプチル、1-フェニルオクチル、1-フェニルノニル、1-フェニルデシル、1-フェニルウンデシル、1-フェニルドデシル、1-フェニルトリデシル又は1-フェニルテトラデシル等が挙げられる。アラルキル基は、中でも炭素数7~12のアラルキル基がより好ましい。 As the aralkyl group, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is preferred. Specific examples of the aralkyl group include benzyl, phenethyl, 1-phenylpropyl, 2-phenylpropyl, 3-phenylpropyl, 1-phenylbutyl, 2-phenylbutyl, 3-phenylbutyl, 4-phenylbutyl, 1- Phenylpentylbutyl, 2-phenylpentylbutyl, 3-phenylpentylbutyl, 4-phenylpentylbutyl, 5-phenylpentylbutyl, 1-phenylhexylbutyl, 2-phenylhexylbutyl, 3-phenylhexylbutyl, 4-phenylhexyl Butyl, 5-phenylhexylbutyl, 6-phenylhexylbutyl, 1-phenylheptyl, 1-phenyloctyl, 1-phenylnonyl, 1-phenyldecyl, 1-phenylundecyl, 1-phenyldodecyl, 1-phenyltridecyl or 1-phenyltetradecyl and the like. The aralkyl group is more preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms.
「炭化水素基」が有していてもよい置換基は、前記した「置換基」などが挙げられる。置換炭化水素基の好ましい具体例としては、例えばトリフルオロメチル、メトキシメチル等の置換アルキル基、トリル(例えば4-メチルフェニル)、キシリル(例えば3,5-ジメチルフェニル)、4-メトキシ-3,5-ジメチルフェニル又は4-メトキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル等の置換アリール基又は置換アラルキル基等が挙げられる。 Examples of the substituent that the "hydrocarbon group" may have include the aforementioned "substituent". Preferred examples of substituted hydrocarbon groups include substituted alkyl groups such as trifluoromethyl and methoxymethyl, tolyl (eg 4-methylphenyl), xylyl (eg 3,5-dimethylphenyl), 4-methoxy-3, Examples thereof include substituted aryl groups such as 5-dimethylphenyl and 4-methoxy-3,5-di-t-butylphenyl, and substituted aralkyl groups.
「置換基を有していてもよい複素環基」としては、複素環基及び置換複素環基が挙げられる。複素環基としては、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。
脂肪族複素環基としては、例えば、炭素数2~14で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1~3個の例えば窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる、3~8員、好ましくは5又は6員の単環、多環又は縮合環の脂肪族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基の具体例としては、例えば、ピロリジル-2-オン基、ピペリジル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、モルホリノ基、モルホリニル基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロピラニル基、チオラニル基又はスクシンイミジル基等が挙げられる。
A heterocyclic group and a substituted heterocyclic group are mentioned as a "heterocyclic group which may have a substituent." Heterocyclic groups include aliphatic heterocyclic groups and aromatic heterocyclic groups.
The aliphatic heterocyclic group, for example, has 2 to 14 carbon atoms and contains at least 1, preferably 1 to 3 heteroatoms such as a nitrogen atom, an oxygen atom and/or a sulfur atom as a heteroatom. , 3- to 8-membered, preferably 5- or 6-membered monocyclic, polycyclic or condensed aliphatic heterocyclic groups. Specific examples of aliphatic heterocyclic groups include pyrrolidyl-2-one group, piperidyl group, piperidino group, piperazinyl group, morpholino group, morpholinyl group, tetrahydrofuryl group, tetrahydropyranyl group, thiolanyl group and succinimidyl group. is mentioned.
芳香族複素環基としては、例えば、炭素数2~15で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1~3個の窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる、3~8員、好ましくは5又は6員の単環式、多環式又は縮合環式の複素環基等が挙げられ、その具体例としては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、1,2,3-オキサジアゾリル、1,2,4-オキサジアゾリル、1,3,4-オキサジアゾリル、フラザニル、1,2,3-チアジアゾリル、1,2,4-チアジアゾリル、1,3,4-チアジアゾリル、1,2,3-トリアゾリル、1,2,4-トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ〔b〕チエニル、インドリル、イソインドリル、1H-インダゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、1,2-ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾピラニル、1,2-ベンゾイソチアゾリル、1H-ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、ブテリジニル、カルバゾリル、α-カルボリニル、β-カルボリニル、γ-カルボリニル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、フェナントリジニル、フェナントロリニル、インドリジニル、ピロロ〔1,2-b〕ピリダジニル、ピラゾロ〔1,5-a〕ピリジル、イミダゾ〔1,2-a〕ピリジル、イミダゾ〔1,5-a〕ピリジル、イミダゾ〔1,2-b〕ピリダジニル、イミダゾ〔1,2-a〕ピリミジニル、1,2,4-トリアゾロ〔4,3-a〕ピリジル、1,2,4-トリアゾロ〔4,3-b〕ピリダジニル、ベンゾ〔1,2,5〕チアジアゾリル、ベンゾ〔1,2,5〕オキサジアゾリル又はフタルイミノ基等が挙げられる。 The aromatic heterocyclic group, for example, has 2 to 15 carbon atoms and contains at least 1, preferably 1 to 3 heteroatoms such as a nitrogen atom, an oxygen atom and/or a sulfur atom as a heteroatom, 3- to 8-membered, preferably 5- or 6-membered monocyclic, polycyclic or condensed cyclic heterocyclic groups, and specific examples include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, 1,2,3-oxadiazolyl, 1,2,4-oxadiazolyl, 1,3,4-oxadiazolyl, furazanyl, 1,2,3-thiadiazolyl, 1,2,4-thiadiazolyl, 1,3,4-thiadiazolyl, 1,2,3-triazolyl, 1,2,4-triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyridazinyl, pyrimidinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzo[b]thienyl, indolyl , isoindolyl, 1H-indazolyl, benzimidazolyl, benzoxazolyl, 1,2-benzisoxazolyl, benzothiazolyl, benzopyranyl, 1,2-benzisothiazolyl, 1H-benzotriazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolinyl , quinazolinyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, purinyl, buteridinyl, carbazolyl, α-carbolinyl, β-carbolinyl, γ-carbolinyl, acridinyl, phenoxazinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, phenoxathiinyl, thianthrenyl, phenanthridinyl, phenanth Lolinyl, indolizinyl, pyrrolo[1,2-b]pyridazinyl, pyrazolo[1,5-a]pyridyl, imidazo[1,2-a]pyridyl, imidazo[1,5-a]pyridyl, imidazo[1,2 -b]pyridazinyl, imidazo[1,2-a]pyrimidinyl, 1,2,4-triazolo[4,3-a]pyridyl, 1,2,4-triazolo[4,3-b]pyridazinyl, benzo[1 ,2,5]thiadiazolyl, benzo[1,2,5]oxadiazolyl and phthalimino groups.
「複素環基」が有していてもよい置換基としては、前記した「置換基」などが挙げられる。 Examples of the substituent that the "heterocyclic group" may have include the aforementioned "substituent".
本発明の実施態様においては、前記式(1)において、R1とR2とが縮合して環を形成するのが好ましく、また、前記式(2)において、R3、R4およびR5から選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成するのも好ましい。R1とR2とが縮合して形成される環、またはR3、R4およびR5から選ばれる任意の2つの基が結合して形成される環としては、例えば、1~3個の酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を環の構成原子として含んでいてもよい5~20員環などが挙げられる。形成される好ましい環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、シクロテトラデカン環、シクロペンタデカン環、シクロヘキサデカン環又はシクロヘプタデカン環等の単環;ジヒドロナフタレン環、インデン環、インダン環、ジヒドロキノリン環又はジヒドロイソキノリン環等の縮合環などが挙げられ、これらの環は、通常、1または2個のヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子または硫黄原子等)を含んでいる。また、これらの環は、炭化水素基、複素環基、アルコキシ基又は置換アミノ基等で置換されていてもよい。炭化水素基、複素環基の具体例としては、前記の炭化水素基、複素環基に記載したものなどが挙げられる。 In the embodiment of the present invention, in formula (1), R 1 and R 2 are preferably condensed to form a ring, and in formula (2), R 3 , R 4 and R 5 It is also preferred that any two groups selected from are combined to form a ring. The ring formed by condensing R 1 and R 2 or the ring formed by combining any two groups selected from R 3 , R 4 and R 5 includes, for example, 1 to 3 Examples thereof include 5- to 20-membered rings optionally containing heteroatoms such as oxygen, nitrogen and sulfur atoms as ring-constituting atoms. Preferable rings to be formed include, for example, cyclopentane ring, cyclohexane ring, cycloheptane ring, cyclooctane ring, cyclodecane ring, cyclododecane ring, cyclotetradecane ring, cyclopentadecane ring, cyclohexadecane ring and cycloheptadecane ring. monocyclic; condensed rings such as dihydronaphthalene ring, indene ring, indane ring, dihydroquinoline ring or dihydroisoquinoline ring, etc., and these rings usually contain 1 or 2 heteroatoms (e.g., oxygen atom, nitrogen atoms or sulfur atoms, etc.). Moreover, these rings may be substituted with a hydrocarbon group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a substituted amino group, or the like. Specific examples of the hydrocarbon group and heterocyclic group include those described above for the hydrocarbon group and heterocyclic group.
前記アルコキシ基としては、直鎖状でも分岐状でも或いは環状でもよい、例えば炭素数1~6のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、2-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、2-メチルブトキシ基、3-メチルブトキシ基、2,2-ジメチルプロピルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、2-メチルペンチルオキシ基、3-メチルペンチルオキシ基、4-メチルペンチルオキシ基、5-メチルペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシメトキシ基、2-エトキシエトキシ基等が挙げられる。 The alkoxy group may be linear, branched or cyclic, and includes, for example, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, specifically methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, 2-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, 2-methylbutoxy group, 3-methylbutoxy group, 2,2-dimethylpropyloxy group, n-hexyloxy group , 2-methylpentyloxy group, 3-methylpentyloxy group, 4-methylpentyloxy group, 5-methylpentyloxy group, cyclohexyloxy group, methoxymethoxy group, 2-ethoxyethoxy group and the like.
置換アミノ基としては、アミノ基の1個または2個の水素原子が置換基で置換されたアミノ基などが挙げられる。置換アミノ基の置換基の具体例としては、例えば、炭化水素基(例えば、アルキル基等)、アリール基、アラルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基またはアラルキルオキシカルボニル基などが挙げられる。アルキル基で置換されたアミノ基、すなわちアルキル基置換アミノ基の具体例としては、例えば、N-メチルアミノ基、N,N-ジメチルアミノ基、N,N-ジエチルアミノ基、N,N-ジイソプロピルアミノ基、N-メチル-N-イソプロピルアミノ基またはN-シクロヘキシルアミノ基のモノまたはジアルキルアミノ基などが挙げられる。アリール基で置換されたアミノ基、すなわちアリール基置換アミノ基の具体例としては、例えば、N-フェニルアミノ基、N,N-ジフェニルアミノ基、N-ナフチルアミノ器、N-メチル-N-フェニルアミノ基又はN-ナフチル-N-フェニルアミノ基等のモノまたはジアリールアミノ基などが挙げられる。アラルキル基で置換されたアミノ基、即ちアラルキル基置換アミノ基の具体例としては、例えば、N-ベンジルアミノ基又はN,N-ジベンジルアミノ基等のモノ又はジアラルキルアミノ基が挙げられる。また、N-ベンジル-N-メチルアミノ基等のジ置換アミノ基が挙げられる。アシル基で置換されたアミノ基、即ちアシルアミノ基の具体例としては、例えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ペンタノイルアミノ基、ヘキサノイルアミノ基又はベンゾイルアミノ基等が挙げられる。アルコキシカルボニル基で置換されたアミノ基、即ちアルコキシカルボニルアミノ基の具体例としては、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、n-プロポキシカルボニルアミノ基、n-ブトキシカルボニルアミノ基、tert-ブトキシカルボニルアミノ基、ペンチルオキシカルボニルアミノ基又はヘキシルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。アリールオキシカルボニル基で置換されたアミノ基、即ちアリールオキシカルボニルアミノ基の具体例としては、アミノ基の1個の水素原子が前記したアリールオキシカルボニル基で置換されたアミノ基が挙げられ、その具体例として、例えば、フェノキシカルボニルアミノ基又はナフチルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。アラルキルオキシカルボニル基で置換されたアミノ基、即ちアラルキルオキシカルボニルアミノ基の具体例としては、例えば、ベンジルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。 Substituted amino groups include amino groups in which one or two hydrogen atoms of an amino group have been replaced with a substituent. Specific examples of substituents of the substituted amino group include hydrocarbon groups (e.g., alkyl groups, etc.), aryl groups, aralkyl groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, aryloxycarbonyl groups, aralkyloxycarbonyl groups, and the like. be done. Specific examples of amino groups substituted with alkyl groups, that is, alkyl group-substituted amino groups include, for example, N-methylamino group, N,N-dimethylamino group, N,N-diethylamino group, N,N-diisopropylamino mono- or dialkylamino groups such as N-methyl-N-isopropylamino group or N-cyclohexylamino group. Specific examples of an amino group substituted with an aryl group, that is, an aryl group-substituted amino group include, for example, N-phenylamino group, N,N-diphenylamino group, N-naphthylamino group, N-methyl-N-phenyl mono- or diarylamino groups such as an amino group or an N-naphthyl-N-phenylamino group; Specific examples of amino groups substituted with aralkyl groups, that is, aralkyl group-substituted amino groups include mono- or dialkylamino groups such as N-benzylamino groups and N,N-dibenzylamino groups. Also included are di-substituted amino groups such as N-benzyl-N-methylamino group. Specific examples of acyl-substituted amino groups, that is, acylamino groups, include formylamino, acetylamino, propionylamino, pivaloylamino, pentanoylamino, hexanoylamino, and benzoylamino groups. mentioned. Specific examples of an amino group substituted with an alkoxycarbonyl group, that is, an alkoxycarbonylamino group include, for example, a methoxycarbonylamino group, an ethoxycarbonylamino group, an n-propoxycarbonylamino group, an n-butoxycarbonylamino group, a tert-butoxy A carbonylamino group, a pentyloxycarbonylamino group, a hexyloxycarbonylamino group and the like can be mentioned. Specific examples of the amino group substituted with an aryloxycarbonyl group, i.e., the aryloxycarbonylamino group, include amino groups in which one hydrogen atom of the amino group is substituted with the above-mentioned aryloxycarbonyl group. Examples include, for example, a phenoxycarbonylamino group, a naphthyloxycarbonylamino group, and the like. Specific examples of an amino group substituted with an aralkyloxycarbonyl group, that is, an aralkyloxycarbonylamino group include, for example, a benzyloxycarbonylamino group.
前記原料溶液には、上記した溶媒以外の溶媒が含まれていてもよい。このような溶媒は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、上記した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 raw material solution may contain a solvent other than the solvents described above. Such a solvent is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be an organic solvent other than the above solvents, or may be an inorganic solvent. A mixed solvent of an organic solvent and an inorganic solvent may be used. Examples of the organic solvent include alcohols, esters, ethers and the like. Examples of the inorganic solvent include water, and more specific examples include pure water, ultrapure water, tap water, well water, mineral spring water, mineral water, hot spring water, spring water, fresh water, and seawater.
(搬送工程)
搬送工程では、前記霧化の後、前記ミストにキャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴を前記基体まで搬送する。本発明においては、原料溶液でなく、前記ミストに対してキャリアガスを供給し、ついで搬送してから成膜することにより、吹き付ける場合等と全く異なり、カーボンナノチューブをさらに一段と均一に分散させながら前記成膜を行うことができ、得られるカーボンナノチューブ含有膜の表面凹凸をより良好に抑制できる。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。
(Conveyance process)
In the carrying step, after the atomization, a carrier gas is supplied to the mist, and the carrier gas carries the mist or the droplets to the substrate. In the present invention, a carrier gas is supplied to the mist instead of the raw material solution, and then the mist is transported and then formed into a film. Film formation can be performed, and surface unevenness of the obtained carbon nanotube-containing film can be suppressed more satisfactorily. The carrier gas is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention. Suitable examples include oxygen, ozone, inert gases such as nitrogen and argon, and reducing gases such as hydrogen gas and forming gas. mentioned. In addition, although one type of carrier gas may be used, two or more types may be used, and a diluted gas with a reduced flow rate (for example, a 10-fold diluted gas, etc.) may be further used as a second carrier gas. good too. In addition, the carrier gas may be supplied at two or more locations instead of at one location. Although the flow rate of the carrier gas is not particularly limited, it is preferably 0.01 to 20 L/min, more preferably 1 to 10 L/min. In the case of diluent gas, the flow rate of diluent 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、前記基体上で前記ミストまたは前記液滴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、前記基体上で、前記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、高すぎない温度(例えば、600℃以下)で行うが、本発明においては、300℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましい。本発明の成膜方法によれば、このような低温であっても、良質なカーボンナノチューブ含有膜を得ることができる。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、本発明の実施態様においては、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, a film is formed on the substrate by reacting the mist or the droplets on the substrate. The reaction may be a physical reaction or a chemical reaction as long as the mist reacts on the substrate. A reaction by drying may be used, but a thermal reaction by heat is preferred, and the thermal reaction may be any reaction as long as the mist reacts with heat. In this step, the thermal reaction is usually carried out at a temperature that is not too high (for example, 600° C. or lower), but in the present invention, the temperature is preferably 300° C. or lower, more preferably 200° C. or lower. According to the film forming method of the present invention, a high-quality carbon nanotube-containing film can be obtained even at such a low temperature. The lower limit is not particularly limited as long as the object of the present invention is not hindered, but 100° C. or higher is preferable. In addition, the thermal reaction may be carried out under vacuum, under a non-oxygen atmosphere, under a reducing gas atmosphere, or under an oxygen atmosphere as long as the object of the present invention is not hindered. It is preferably carried out under atmosphere. The reaction may be carried out under atmospheric pressure, increased pressure or reduced pressure, but is preferably carried out under atmospheric pressure in the embodiment of the present invention. Note that the film thickness can be set by adjusting the film formation time.
(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。
(substrate)
The substrate is not particularly limited as long as it can support the film to be deposited. The material of the substrate is also not particularly limited as long as it does not interfere with 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(SnO2)、酸化インジウム(In2O3)、酸化タングステン(WO3)などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、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(Al2O3)、酸化チタン(TiO2)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)、酸窒化シリコン(Si4O5N3)などが挙げられる。 A substrate having at least one film selected from a metal film, a semiconductor film, a conductive film and an insulating film formed on 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, or Two or more kinds of metals and the like are included. Examples of constituent materials of the semiconductor film include simple elements such as silicon and germanium, compounds containing elements of Groups 3 to 5 and Groups 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, and metal sulfides. , metal selenide, or metal nitride. Examples of materials constituting 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 ), and tungsten oxide (WO 3 ). Preferably, it is a tin-doped indium oxide (ITO) film. Materials constituting the insulating film include, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (Si 4 O 5 N 3 ) and the like.
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 known means may be used. Examples of such forming means include mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating method ( For example, dipping, dropping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, 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、本発明の実施態様においては、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。本発明の実施態様においては、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 all shapes. Cylindrical, helical, spherical, ring-shaped, etc. are mentioned, but in the embodiment of the present invention, the 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 plate-shaped and is not particularly limited as long as it serves as a support for the film to be deposited. It may be an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or a conductive substrate. In an embodiment of the present invention, the substrate is preferably a glass substrate.
また、本発明の実施態様においては、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、本発明の実施態様においては、ミストCVD法が好ましい。 Further, in the embodiment of the present invention, the film may be formed directly on the substrate, or 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 known means may be used, but the mist CVD method is preferred in the embodiment of the present invention.
上記のようにして成膜することで、簡単かつ容易に良質なカーボンナノチューブ含有膜を得ることができ、得られる膜の蛍光ピーク波長も容易に調整することができる。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。また、上記の好ましい成膜方法によれば、未修飾の(化学修飾されていない)カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ含有膜であって、500nm以下に蛍光ピーク波長を有するカーボンナノチューブ含有膜を得ることができる。本発明の実施態様においては、前記カーボンナノチューブ含有膜が、300nm~500nmの間に蛍光ピーク波長を有するのが、好ましい。 By forming a film as described above, a high-quality carbon nanotube-containing film can be obtained simply and easily, and the fluorescence peak wavelength of the obtained film can be easily adjusted. Also, the film thickness of the obtained film can be easily adjusted by adjusting the film formation time. Further, according to the preferred film forming method described above, a carbon nanotube-containing film containing unmodified (not chemically modified) carbon nanotubes and having a fluorescence peak wavelength of 500 nm or less can be obtained. can. In an embodiment of the present invention, the carbon nanotube-containing film preferably has a fluorescence peak wavelength between 300 nm and 500 nm.
前記カーボンナノチューブ含有膜は、例えば、電子部品、コンピュータまたは医用機器など様々な用途に用いることができ、特に、発光装置に有用である。前記発光装置としては、例えば、表示装置または照明装置などが挙げられ、より具体的には、例えば屋内及び屋外用の照明等の照明装置、携帯電話、家庭用電化製品、屋外設置用ディスプレイ等の各種電子機器の画像表示装置などが挙げられる。いずれも公知の手段等を用いて、公知の光源等とともに好適に用いることができる。 The carbon nanotube-containing film can be used in various applications such as electronic components, computers or medical equipment, and is particularly useful for light emitting devices. Examples of the light-emitting device include display devices and lighting devices, and more specifically, lighting devices such as indoor and outdoor lighting, mobile phones, household appliances, outdoor displays and the like. Examples include image display devices for various electronic devices. All of them can be suitably used together with a known light source or the like by using known means or the like.
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。 EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these.
(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. Film Forming Apparatus A
2.原料溶液の作製
カーボンナノチューブを2-ピロリドンに混合し、これを原料溶液とした。なお、溶液中のカーボンナノチューブの濃度は0.485g/Lとした。
2. Preparation of Raw Material Solution Carbon nanotubes were mixed with 2-pyrrolidone to obtain a raw material solution. The concentration of carbon nanotubes in the solution was 0.485 g/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、ガラス基板をホットプレート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180℃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4.0L/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. Preparing for film formation 2 above. The
4.蛍光体膜の成膜
次に、超音波振動子6を2.4MHzで振動させ、その振動を、容器5内の水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に対してキャリガスを供給し、該キャリアガスによって、供給管9内を通って、ミスト4bを基板10へと搬送した後、大気圧下、180℃にて、基板10近傍でミストが熱反応して、基板10上にカーボンナノチューブ含有膜が形成された。なお、成膜時間は、20分であった。
4. Film Formation of Phosphor Film Next, the
5.評価
上記4.にて得られたカーボンナノチューブ含有膜につき、蛍光光度計を用いて蛍光スペクトルを測定した。その結果を図2に示す。図2から分かるように、得られた蛍光体膜は、467nmに蛍光ピーク波長を有していた。
5. Evaluation 4 above. The fluorescence spectrum of the carbon nanotube-containing film obtained in 1. was measured using a fluorometer. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the obtained phosphor film had a fluorescence peak wavelength at 467 nm.
(実施例2)
溶媒として、2-ピロリドンに代えて、N-メチルピロリドン(NMP)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ含有膜を得た。得られた膜につき、実施例1と同様にして蛍光スペクトルを測定した。得られた膜は、382nmおよび468nmに蛍光ピーク波長を有していた。
(Example 2)
A carbon nanotube-containing film was obtained in the same manner as in Example 1, except that N-methylpyrrolidone (NMP) was used as the solvent instead of 2-pyrrolidone. The fluorescence spectrum of the obtained film was measured in the same manner as in Example 1. The resulting membrane had fluorescence peak wavelengths at 382 nm and 468 nm.
(実施例3)
溶媒として、2-ピロリドンに代えて、アセトンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ含有膜を得た。得られた膜につき、実施例1と同様にして蛍光スペクトルを測定した。その結果、得られた膜は、373nmおよび469nmに蛍光ピーク波長を有していた。
(Example 3)
A carbon nanotube-containing film was obtained in the same manner as in Example 1, except that acetone was used instead of 2-pyrrolidone as the solvent. The fluorescence spectrum of the obtained film was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the resulting film had fluorescence peak wavelengths at 373 nm and 469 nm.
(実施例4)
溶媒として、2-ピロリドンに代えて、γ―ブチロラクトンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ含有膜を得た。得られた膜につき、実施例1と同様にして蛍光スペクトルを測定した。その結果、得られた膜は、360nmに蛍光ピーク波長を有していた。
(Example 4)
A carbon nanotube-containing film was obtained in the same manner as in Example 1, except that γ-butyrolactone was used as the solvent instead of 2-pyrrolidone. The fluorescence spectrum of the obtained film was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the obtained film had a fluorescence peak wavelength at 360 nm.
(実施例5)
溶媒として、2-ピロリドンに代えて、メシチレンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ含有膜を得た。得られた膜につき、実施例1と同様にして蛍光スペクトルを測定した。その結果、得られた膜は、353nmおよび363nmに蛍光ピーク波長を有していた。
(Example 5)
A carbon nanotube-containing film was obtained in the same manner as in Example 1, except that mesitylene was used as the solvent instead of 2-pyrrolidone. The fluorescence spectrum of the obtained film was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the resulting film had fluorescence peak wavelengths at 353 nm and 363 nm.
実施例1~5から明らかなとおり、本発明の成膜方法によれば、カーボンナノチューブに化学修飾等を施すことなく、簡単且つ容易に良質なカーボンナノチューブ含有膜を得ることができ、さらに、得られるカーボンナノチューブ含有膜の蛍光ピーク波長を容易に調整することができる。 As is clear from Examples 1 to 5, according to the film forming method of the present invention, a high-quality carbon nanotube-containing film can be obtained simply and easily without chemically modifying the carbon nanotubes. The fluorescence peak wavelength of the resulting carbon nanotube-containing film can be easily adjusted.
本発明の成膜方法は、良好な蛍光特性を有するカーボンナノチューブ含有膜を簡単且つ容易に形成でき、さらに、容易に蛍光ピーク波長の調整が可能であるため、種々の幅広い分野に利用可能であり、カーボンナノチューブ含有膜を用いる種々の製造分野に利用可能である。本発明の成膜方法によれば、特に、低温、大気圧および非真空でカーボンナノチューブを成膜することができるので、基板等の制限も特になく、本発明により得られたカーボンナノチューブ含有膜を蛍光体膜等として、電子部品や電子機器、発光装置等に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The film forming method of the present invention can simply and easily form a carbon nanotube-containing film having good fluorescence properties, and can easily adjust the fluorescence peak wavelength, so that it can be used in a wide variety of fields. , can be used in various manufacturing fields using carbon nanotube-containing films. According to the film forming method of the present invention, since carbon nanotubes can be formed at low temperature, atmospheric pressure, and non-vacuum, there are no particular restrictions on the substrate, etc., and the carbon nanotube-containing film obtained by the present invention can be formed. As a phosphor film or the like, it can be suitably used for electronic parts, electronic equipment, light-emitting devices, and the like.
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
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
[化1]
(式中、R 1 およびR 2 は、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、R 1 およびR 2 が結合して環を形成してもよい。) A method of forming a carbon nanotube-containing film by reacting a raw material solution containing at least carbon nanotubes and a solvent represented by the following formula (1): is supplied, the mist is transported to a substrate by the carrier gas, and the mist is thermally reacted on the heated substrate.
[Chemical 1]
(wherein R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic group; , R 1 and R 2 may combine to form a ring.)
[化2]
(式中、R 3 、R 4 およびR 5 は、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、R 3 、R 4 およびR 5 から選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成してもよい。) A method of forming a carbon nanotube-containing film by reacting a raw material solution containing at least carbon nanotubes and a solvent represented by the following formula (2): is supplied, the mist is transported to a substrate by the carrier gas, and the mist is thermally reacted on the heated substrate.
[Chemical 2]
(wherein R 3 , R 4 and R 5 are each the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic ring represents a group, and any two groups selected from R 3 , R 4 and R 5 may combine to form a ring.)
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