JPH02197561A - 有機薄膜およびその作製方法 - Google Patents

有機薄膜およびその作製方法

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JPH02197561A
JPH02197561A JP1481789A JP1481789A JPH02197561A JP H02197561 A JPH02197561 A JP H02197561A JP 1481789 A JP1481789 A JP 1481789A JP 1481789 A JP1481789 A JP 1481789A JP H02197561 A JPH02197561 A JP H02197561A
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JP
Japan
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film
substrate
thin film
vapor
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JP1481789A
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English (en)
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Toru Maruno
透 丸野
Shoichi Hayashida
尚一 林田
Takeshi Sukegawa
助川 健
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は有i薄膜およびその作製方法に関する。
(従来の技術および問題点) 有機薄膜の主な作製方法として、真空蒸着法、ラングミ
ュア−プロジェット(LB)法、スピンコード法、キャ
スト法および塗布法などがある。
近年、高い機能性を有する有機化合物が開発されるに従
い、配向薄膜の形成が可能な有機薄膜の作製方法への要
求が強くなってきている。
例えば、オプトエレクトロニクスの分野では:二次の有
機非線形光学材料の開発が盛んに行なわれている。これ
らの材料のうち長鎖系のニトロアゾベンゼンのようにバ
ルクの結晶状態で中心対称性を有する化合物は二次の光
非線形性(,5econd Harmonic Gen
eration、 SHO)を示さないが、LB法で配
向させて対称構造を崩すことにより非線形性を示すよう
になること(文献例: O,A、Aktsipetro
v、 N。
N、Akhmediev、 E、D、Mishina、
 V、R,Novak、 JETP Lett、、 3
7.207−209(1983) )が知られている。
また、分子配向の秩序度が高いほどSHG強度が大きく
なることも知られている。すなわち、配向薄膜とするこ
とで非線形性の発現が期待できるばかりでなく、より大
きなSHG強度を得ることも可能となる。
配向薄膜内では分子の不規則性に起因する透過光の散乱
を小さくできるため非線形光導波路とした場合の光損失
を低減できるという特徴もある。このため、実用的な非
線形光学素子の実現に向けて、高配向薄膜が形成可能な
有機薄膜形成方法の開発が重要な課題となってきている
先述の薄膜形成方法のうち、配向薄膜を形成させ得る方
法としてLB法が主に用いられてきた。
しかし、この方法は単分子膜形成能を有する分子にしか
適用できず、また、大きい膜厚や大面積の薄膜を得るに
は長時間と大面積の水面を要するという問題があった。
さらに、気液界面の単分子膜形成には一般に長鎖アルキ
ル基の導入が必要となり、特別な化学構造を有する物質
にしか使用できないという欠点があった。
蒸着法による配向薄膜の形成例は長鎖脂肪族、長鎖脂肪
酸などの長鎖化合物(文献例: Y、LJeda。
M、Ashida、 J、Electron、 Mic
rosc、、 29.38−44(1980))やフタ
ロシアニン、アントラセンなどの平板状化合物(文献例
:樹間、へ瀬、佐藤、開田、表面、24゜6l−75(
1986) )などの特定の化合物を用いた少数の検討
例しかなかった。また、蒸着法でも配向面積は高々数十
μm口であり、大面積の配向薄膜は得られていないのが
現状である。なお、スピンコード法、キャスト法や塗布
法で配向薄膜が得られた例は見当たらない。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、配向
を有する有機薄膜、及び広範囲な有機化合物に適用可能
で、かつ、短時間に任意の膜厚、形状の配向薄膜を効率
的に得ることのできる有機薄膜の作製方法を提供するこ
とを目的とするものである。
(問題を解決するための手段) 本発明を概説すれば、本発明による有機薄膜は基板上に
無機化合物の斜方蒸着膜を形成し、この斜方蒸着膜上に
配向した有機薄膜を形成したことを特徴とするものであ
る。
また本発明は上述の有機薄膜の製造方法に関し、真空蒸
着法による有機薄膜の作製において、有機薄膜を形成す
る基板(以下、被蒸着基板と略す)上に無機化合物の斜
方蒸着膜を形成する工程、該無機化合物の斜方蒸着膜を
形成した被蒸着基板上に有機化合物を蒸着する工程を包
含することを特徴とする。
本発明はまた、上述の第2の発明の有機薄膜を形成する
基板上に無機化合物の斜方蒸着膜を形成する工程におい
て、被蒸着基板を回転させ、かつ、その回転速度に周期
的な変調を加えることを特徴とする。
本発明による有機薄膜は、第1図に示すように基板1上
に無機化合物の斜方蒸着膜?を形成する。
この斜方蒸着JIi2は後述のように、カラムが基板1
に対し所定方向に傾斜しているため、この斜方蒸着膜2
上に形成される有機化合物膜3はカラム角度に対応した
配向を有するようになる。
本発明において、上述のような斜方蒸着膜2の形成方法
は基本的に限定されるものではないが、たとえば鉄、酸
化シリコン、フッ化マグネシウムなどの無機化合物を基
板に対して斜めの方向から蒸着する場合、形成される薄
膜はその形成条件によってカラム構造を有するようにな
ることが知られており(文献例: K、Hara、 M
、Kamiya、 T、Hashimoto、 K、O
kamoto and H,Fujiwara、 Th
1n 5ilid Films、 158,239−2
44(198g)、L、A、Goodman、 J、T
、Mcginn、 C,H,Anderson、 F、
Digeronimo、 IEEE Trans、El
ectr、Dev、、 ED−24,795−804(
1977)) 、この方法を使用して形成させることが
できる。
本発明においては、このカラム構造を有機蒸着薄膜形成
時の下地処理として利用することにより、カラムの成長
方向に配向した有機薄膜が得られた。
従って、本発明において使用される無機化合物としては
基本的に斜方蒸着膜を形成可能なものであればいかなる
ものでもよく、例えば上記文献記載の無機化合物などを
容易に使用することができる。
また、無機化合物を斜め蒸着する場合に基板を変調回転
させてカラム構造の成長を促進することにより、基板を
静止させた場合よりもさらに配向性に優れる有機薄膜が
得られた。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
(実施例1) 真空蒸着装置4内に、粒状の酸化シリコン(SiO)を
入れたチムニ−型ボート5を設置した。蒸着用ガラス基
板1の中心とチムニ−型ボート5の距離が32cmとな
る位置に、蒸着角が83°となるように基板1の角度を
調整して設置した(第2図参照)、この状態で真空チャ
ンバー4内をボンフ責図示せず)により1O−6tor
r以下の真空度に保ち、ボート5を加熱して15人/S
の蒸着速度で40秒間SiOを蒸着した。
以上の操作によりカラムが基板に対して35゜の方向に
成長した厚さ0.06μmのSt○斜蒸着膜を得た。
次に、有機化合物を入れた蒸着ボート5を真空装置内に
設置し、基板への蒸着角度が垂直入射となるようにSi
○斜蒸着膜付き基板の角度を設定した。この状態で真空
チャンバー内を5X10−6torr以下の真空度に保
ち、ボートを加熱して20人/Sの蒸着速度で2分間蒸
着を行ない、第1図に示す構造の薄膜試料を作製した。
第1図より明らかなように、基板1上に無機化合物の斜
方蒸着膜2および有機化合物層3が積層された有機薄膜
が形成できた。
検討した有機化合物の化学構造と偏光度を第1表に示し
た。また、ガラス基板上にSiOの第1層を設けずに直
接有機化合物を蒸着した場合の結果もあわせて第1表に
示した。なお、偏光度P(degree of pol
arization )の測定は、透過光強度が測定可
能な偏光顕微鏡を使用し、偏光オルソスコープ観察にお
いて最も明るくなる対角位での測光値1g、および最も
暗くなる消光位での測光値(対角位より45°回転)I
上を用いて、(1)式により計算した。蒸着基板への偏
光の入射角度は35°とした。
P= (I a−I 1)/ (I i+I上)   
 (1)第1表 第1表より明らかなように、SiOの第1層を設けた有
機蒸着薄膜は配向性が優れていることがわかる。また、
SiO蒸着時の蒸着角度を変化させて以上の操作を行な
うことによりカラムの成長方向を20”〜40°まで変
化させることができた。このため、第2層に蒸着した有
機化合物の基板に対する配向角もカラムの成長方向と同
様の角度を有していた。SiOの第1層を設けない場合
にはすべての化合物で多結晶体の薄膜となった。
(実施例2) 基板の回転が可能で、かつ、その回転速度に周期的な変
調を加えながら蒸着できる機構を有する真空蒸着装置内
に、粒状のSiOを入れたチムニ−型ボートを設置した
。蒸着用ガラス基板の中心とボートの距離が32cmと
なる位置に、蒸着角が80°となるように基板の角度を
調整して設置した。基板の回転は、第3図に示したよう
に、0゜と180°の位置での速度比が5=1で回転数
が20r、p、m、どなるように制御した。この状態で
真空チャンバー内を1O−6torr以下の真空度に保
ち、ボニトを加熱して15人/Sの蒸着速度で40秒間
SiOを蒸着した0以上の操作により、カラムが基板に
対して65°の方向に成長した厚さ0.06μmのSi
O斜蒸着膜を得た。
次に、有機化合物を入れた蒸着ボートを真空装置内に設
置し、基板への蒸着角度が垂直入射となるようにSiO
斜蒸着膜付き基板の角度を設定した。この状態で真空チ
ャンバー内を5 X 10−6torr以下の真空度に
保ち、ボートを加熱して20人/Sの蒸着速度で2分間
蒸着を行ない、第2図と同様の構造の薄膜試料を作製し
た。検討した有機化合物の化学構造と偏光度を第2表に
示した。
なお、偏光度Pの測定は蒸着基板への偏光の入射角度を
65°、とじて行なった。
第2表より明らかなように、変調回転斜蒸着によるSi
O蒸着膜の第1層を設けた有機蒸着薄膜は配向性が優れ
ていることがわかる。
また、Si○蒸着時の蒸着角度を変化させて以上の操作
を行なうことによりカラムの成長方向を40°〜85゛
まで変化させることができ、有機薄膜の配向角の制御が
可能であった。
(実施例3) 第1層の斜蒸着薄膜作製用化合物を二酸化シリコン(S
iO2) 、フッ化マグネシウム(MgF2)に替えて
実施例2と同様の操作を行なった。カラムの成長方向は
それぞれ62°、60°であった。検討した有機化合物
の薄膜の偏光度を第3表に示した。なお、偏光度Pの測
定は、蒸着基板への偏光の入射角度を60°として行な
った。
第3表より明らかなように、変調回転斜蒸着によるSi
O2、MgF2蒸着膜の第1層を設けた有機蒸着薄膜は
SiOの場合と同様に配向性が優れていることがわかる
。また、SiO2、MgF2ともに蒸着時の蒸着角度を
変化させて以上の操作を行なうことによりカラムの成長
方向をSiOの場合と同様の範囲で変化させることがで
き、有機薄膜の配向角の制御が可能であった。
第2表 第3表 (発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、配向性に優れる
有機蒸着薄膜を短時間に任意の膜厚、形状で効率的に得
られることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の有機薄膜の構造を示した図、第十図は
本発明に用いた真空蒸着装置の基板、ボートの配置の概
略を示した図、第3図は基板変調回転時の基板回転速度
と速度の関係を示した図である。 1・・・真空蒸着装置のチャンバー、2・・・粒状のS
iOを入れたチムニ−型ボート、3・・・ガラス基板、
4・・・SiOの斜蒸着薄膜、5・・・有機化合物の蒸
着薄膜。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に無機化合物の斜方蒸着膜を形成し、前記
    斜方蒸着膜上にさらに配向を有する有機化合物層を形成
    したことを特徴とする有機薄膜。
  2. (2)真空蒸着法による有機薄膜の作製において、有機
    薄膜を形成する基板上に無機化合物の斜方蒸着膜を形成
    する工程、該無機化合物の斜方蒸着膜を形成した基板上
    に有機化合物を蒸着する工程を包含することを特徴とす
    る有機薄膜の作製方法。
  3. (3)前記有機薄膜を形成する基板上に無機化合物の斜
    方蒸着膜を形成する工程が該基板を回転させ、かつ、そ
    の回転に周期的な変調を加えながら行なわれることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載の有機薄膜の作製方
    法。
JP1481789A 1989-01-24 1989-01-24 有機薄膜およびその作製方法 Pending JPH02197561A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013206A (ja) * 2001-07-05 2003-01-15 Sony Corp 斜め蒸着装置および斜め蒸着方法
JP2008170668A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Ulvac Japan Ltd 配向膜の製造方法

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JPS619568A (ja) * 1984-06-25 1986-01-17 Fujitsu Ltd 被着膜の形成方法

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