JPH01210071A - 有機薄膜の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は有機薄膜の製造装置に関し、更に詳しくはラン
グミュア−・プロジェット法による有機薄膜の製造装置
に関する。

（従来の技術） 近年、ラングミュア−・プロジェット法（ＬＢ法）によ
り作られる有機薄膜を利用した電気的素子の開発研究が
活発化している。ＬＢ法により作られた有機薄膜を素子
に応用するためには構造が均一で欠陥のない累積膜を製
造できることが必要である。

ＬＢ法では、まず水面上に展開された分子は凝縮膜にな
るまでバリアーによって圧縮される。単分子膜の表面分
子密度は表面圧πとして表面圧針によってモニターされ
所定の値になるまで圧縮される６次に基板が通常は水面
に対して垂直に上昇。

下降して水面上単分子膜が基板上に累積される。

（発明が解決しようとする課題） ＬＢ法では基板の累積操作を行うことにより基板近傍の
水面上単分子が減少し表面圧が低下するが、この低下は
直ちに単分子膜全体に広がり平均化し表面圧針で検出さ
れ、装置は表面圧が所定の値に戻るまでバリヤーを圧縮
方向に動かすにのようにして常時所定の表面圧で累積操
作を行うことができ、基板上には一定の表面分子密度の
累積膜が得られることになるが、上記性質を示す分子は
脂肪族系の分子等極少数に限られる。これに対し色素含
有分子や、高分子等の分子は単分子膜の粘弾性的性質が
大きく基板近傍の表面圧の低下が表面圧計まで伝わらな
い。水面上単分子膜の粘弾性的性質とは単分子膜にある
面積歪みを与えたときに発生する応力（表面圧）の伝揺
、緩和特性の事である。単分子膜の持つ粘性は表面圧の
変化が表面圧計まで伝揺する時間に遅延を生じさせる。

累積操作はそのまま続行されるので基板近傍の凝縮膜の
表面密度が一方的に低下し、粘弾性の高い分子では構造
が均一で欠陥のない累積膜を得ることができない。

本発明者らが鋭意研究を重ねたところ粘弾性の高い分子
であっても成膜分子を展開する液体の温度を高くすると
均一に高圧域まで圧縮できることが判明した。更に、成
膜分子の崩壊温度、（すなわち、液面上単分子膜が壊れ
るときの液相温度）が存在するため、この温度より若干
低い温度に液体を保つことが有効であることもわかった
。粘弾性の高い分子ではこのような最適温度が一般に高
いため、液体を高温に保たなければならず、成膜の過程
での液体の蒸発量が多く、液面がしだいに低下してしま
う。このような液面の低下は種々の弊害をもたらすこと
がわかった。容器の側壁に固体状態になった成膜分子が
くっついてしまい、正確な表面圧測定ができないばかり
でなく、この状態で該分子を圧縮しても均一に表面圧を
上げることができなくなる。従って均一で欠陥のない有
機薄膜を成膜することができない。また、　ｖｉＱｈｅ
Ｑｍｙ型表面圧計では下表面圧計１） 力＝表面圧モニター計の自重＋水面子分の浮力土表面張
力　　（１）と基本原理として利用しているため、水位
の変化により水面子分の浮力が変化すると表面圧を正し
く測定することができなくなる。表面圧をフィードバッ
クしながら表面積を圧縮するタイプの成膜装置では特に
、このような表面圧測定計の異常は影響が大きく、きれ
いな有機薄膜を成膜できなくなってしまう。

ＬＢ法で使用される成膜装置の改良として、特開昭６０
−２０６４４０号公報記載の発明がある。この公報に記
載された発明は、成膜装置に担体（すなわちＬＢ膜を累
積させる基板）温度の制御手段を設けることにより、累
積比の高い均一な膜を容易に得ることができるようにす
るものである。この公報では水面や雰囲気温度について
も言及しているが、いずれも温度制御機構を設ける記載
のみで、どのような温度条件にすべきか何ら開示されて
いない。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、
均一で欠陥のないＬＢ膜を累積することができる有機薄
膜の製造装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、成膜用分子を展開するための液体を収容する
容器と、該容器内の液体温度を所定の温度に設定するた
めの温度制御機構を備えた有機薄膜の製造装置において
、前記容器内液体の液面を一定に保つための液面制御機
構を設けたことを特徴とする有機薄膜の製造装置である
。

本発明の液面制御機構は、実質的に液体の物理的、化学
的性質を変えることなく、液面を一定に保つよう構成さ
れているものである。

（作　用） 本発明の有機薄膜の製造装置では液面制御機構が具備さ
れているので、高温にしても液面が一定に保たれるため
、単分子膜の表面圧を均一に制御できる。このため、構
造が均一で欠陥のない有機薄膜を成膜することができる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明に係る有機薄膜の製造装置を示すブロックで
ある。第１図において、トラ不頃内には水が満たされ、
この水面上に単分子膜が展開される。単分子膜は圧縮用
可動バリア（２）に圧縮される。圧縮用可動バリア■は
駆動手段■によって駆動される。トラフ■及び可動バリ
ア■はテフロン加工を施しである。

表面圧は圧力センサー（イ）により計測され。水温は水
温センサー■により計測され、水温制御機構０により所
定値に保たれる。水面は水温制御機構０の設定した温度
により■の水面調節機構から適切な量の水が送り出され
、一定の水位が保たれる。

（８）は貯水タンクで、水温制御機構の設定温度に水温
が保たれである。

本実施例では液面をトラフ端部より高くして成膜するタ
イプの装置について説明したが、液面がトラフ端部より
低いタイプ、すなわち圧縮用可動バリアがトラフ内壁内
に設置されているものについても、本発明を適用できる
。

また、本実施例では水温により水面調節機構が制御され
ているが、水面調節機構に液面センサーを設けることに
より水面制御を行なってもよい。

本発明では、液面制御機構としてこの他、液体の物理的
化学的性質に影響を与えないような固体を加える方式、
トラフ底面の高さを制御する方式等液中の風船の圧力を
調節する方法等を採用することが可能である。

次にＬＢ膜の累積実施例について示す。

■　２５＋ｎｍ　Ｘ　４０＋ｎｍ　Ｘ　Ｏ，５ｍｍのシ
リコン基板をヘキサメチルジシラザン気相中に２４時間
放置し、完全疎水性基板を作製した。この基板の純水に
対する接触角を測定したところ約９０°であった。一方
、水槽に純水（ＰＨ６，０±０．１）を満たした。成膜
分子であるＮ、Ｎ、−ジオタデシル−Ｐ−フェニレジア
ミン（以下ＰＤ−２Ｇ、、と略す）の崩壊温度すなわち
水面上に単分子膜を形成したときに分子が壊れる温度に
水面温度が設定されるように水温を上昇させた。この温
度よりやや低い３５℃に水面温度が保たれるように温度
制御した。

■　ＰＤ−２Ｃ工、の０．５ｍグ／ＩＩＩＱ　　ト°ル
エン溶液１５０μ２を先の水槽の水面上に滴下し、単分
子膜を展開した。

■　次に、表面圧が２５ｄｙｎｅ／　ｃｘ　となるまで
水面上の単分子膜を圧縮した。■のＳ　Ｈ処理したガラ
ス基板を水平に保ちながら水面に近づけ、水面と接触さ
せることにより水面上の単分子膜をガラス基板に移し取
り、そのままガラス基板を水中に沈めた。

■　水面上に■、■と同様にして単分子膜を形成し、水
中で反転させたガラス基板を水平に引き上げ、第２層め
を累積した。

■　■〜■の操作を繰り返し単分子膜を６層形成した。

上記のようにして得られた有機薄膜について、微分干渉
顕微鏡により空気中、室温における膜構造のみだれを観
察したところ、特別な構造は認められず、均一できれい
な膜構造をもつことがわかった。

〔発明の効果〕 本発明によれば、構造が均一で欠陥のない有機薄膜を成
膜することができる有機薄膜の製造装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。 ５・・・水温センサー　　　６・・・水温制御機構７・
・・水面制御機構　　　８・・・貯水タンク代理人　弁
理士　則　近　憲　佑 同　松山光之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　成膜用分子を展開するための液体を収容する容器と、
   該容器内の液体温度を所定の温度に設定するための温度
   制御機構を備えた有機薄膜の製造装置において、前記容
   器内液体の液面を一定に保つための液面制御機構を設け
   たことを特徴とする有機薄膜の製造装置。