JPH0271873A - 単分子累積膜の製造方法 - Google Patents
単分子累積膜の製造方法Info
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- JPH0271873A JPH0271873A JP63221754A JP22175488A JPH0271873A JP H0271873 A JPH0271873 A JP H0271873A JP 63221754 A JP63221754 A JP 63221754A JP 22175488 A JP22175488 A JP 22175488A JP H0271873 A JPH0271873 A JP H0271873A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
- B05D1/185—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping applying monomolecular layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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。
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、電子材料としての単分子累積膜の製造方法に
関するものである。さらに詳しくは、分子素子等の機能
性電子デバイスの製造に利用すべく開発された化学吸着
型単分子累積膜の製造方法に関するものである。
関するものである。さらに詳しくは、分子素子等の機能
性電子デバイスの製造に利用すべく開発された化学吸着
型単分子累積膜の製造方法に関するものである。
従来の技術
従来、単分子膜の累積方法としてはＬＢ膜製造方法が知
られている。この方法では、疎水性基と親水性基を持つ
両親媒性の物質を有機溶媒に溶解させて水面上に展開し
、前記有機溶媒を蒸発させた後水面上に残った前記物質
の分子を水面上で水面方向にバリヤでかき集め、所定の
表面圧を加えながら此の単分子膜を横切るように基板を
上下させることにより単分子膜を前記基板上に複数層累
積することを特徴としている。 ［この累積法を開発者
の名前にちなんでラングミュア−拳ブロジェッ） （Ｌ
Ｂ）法と言う。また、この方法により累積された単分子
膜をＬＢ膜というコ Ｌ Ｂ法は、近年分子そのものに機能を持たせた分子デ
バイス開発において、構築手段の一つとして有望視され
ている方法である。Ｌ Ｂ法によれば、数十オングスト
ロームオーダの単分子膜を作成でき、さらにその累積膜
も容易に得ることが出来る。
られている。この方法では、疎水性基と親水性基を持つ
両親媒性の物質を有機溶媒に溶解させて水面上に展開し
、前記有機溶媒を蒸発させた後水面上に残った前記物質
の分子を水面上で水面方向にバリヤでかき集め、所定の
表面圧を加えながら此の単分子膜を横切るように基板を
上下させることにより単分子膜を前記基板上に複数層累
積することを特徴としている。 ［この累積法を開発者
の名前にちなんでラングミュア−拳ブロジェッ） （Ｌ
Ｂ）法と言う。また、この方法により累積された単分子
膜をＬＢ膜というコ Ｌ Ｂ法は、近年分子そのものに機能を持たせた分子デ
バイス開発において、構築手段の一つとして有望視され
ている方法である。Ｌ Ｂ法によれば、数十オングスト
ロームオーダの単分子膜を作成でき、さらにその累積膜
も容易に得ることが出来る。
発明が解決しようとした課題
しかしながら、この方法では製造が容易である反面、各
単分子膜間では、化学結合がないため膜としての性能が
不安定であり、しかも分子密度の点でもそれほど優れた
膜が得られず、ピンホール等も非常に多い欠点がある。
単分子膜間では、化学結合がないため膜としての性能が
不安定であり、しかも分子密度の点でもそれほど優れた
膜が得られず、ピンホール等も非常に多い欠点がある。
従って、ＬＢ法を用いた累積膜では、単分子累積膜本来
の性能を十分発揮できてないのが現状である。
の性能を十分発揮できてないのが現状である。
以上述べてきた従来法の欠点に鑑み、本発明の目的は、
単分子膜間で相互に化学結合した膜質の優れた高密度単
分子累積膜を提供することにある。
単分子膜間で相互に化学結合した膜質の優れた高密度単
分子累積膜を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明の単分子累積膜の製造方法は、親水性の基板表面
の酸素とシラン界面活性剤を非水系のを機溶媒中で化学
吸着させ前記基板表面に前記シラン界面活性剤よりなる
第１の単分子膜を形成し、前記第１の単分子膜に、所定
のガス雰囲気中で高エネルギー線を照射するか又はプラ
ズマ処理を施した後シラン界面活性剤を化学吸着させる
ことにより前記第１の単分子膜上に前記第１の単分子膜
と化学結合した第２の単分子膜を形成するものである。
の酸素とシラン界面活性剤を非水系のを機溶媒中で化学
吸着させ前記基板表面に前記シラン界面活性剤よりなる
第１の単分子膜を形成し、前記第１の単分子膜に、所定
のガス雰囲気中で高エネルギー線を照射するか又はプラ
ズマ処理を施した後シラン界面活性剤を化学吸着させる
ことにより前記第１の単分子膜上に前記第１の単分子膜
と化学結合した第２の単分子膜を形成するものである。
また、シラン界面活性剤として、望ましくはＣＨ２”Ｃ
Ｈ−（ＣＮ２）ｎ−８ｉ Ｃｌ ３ （、ｌ：整数）で
表される化学物質を用いる。さらに望ましくはＣＨ２＝
ＣＨ−基がＣＨＥＣ−よりなる。そして、ガス雰囲気は
たとえばＮ２または０２を用いることができる。
Ｈ−（ＣＮ２）ｎ−８ｉ Ｃｌ ３ （、ｌ：整数）で
表される化学物質を用いる。さらに望ましくはＣＨ２＝
ＣＨ−基がＣＨＥＣ−よりなる。そして、ガス雰囲気は
たとえばＮ２または０２を用いることができる。
作用
本発明は、基板上にシラン界面活性剤を単分子膜状に化
学吸着させて単分子吸着膜形成後さらに所定のガスを含
む雰囲気中でエネルギー線（光、電子ビーム、Ｘ線、γ
線、イオンビーム等）を照射したりあるいはプラズマ処
理を行うこと等により前記シラン界面活性剤の感応基を
変性させた後再びシラン界面活性剤を吸着するため、膜
質がすぐれ、ピンホールのない単分子有機累積膜を形成
することができる、そして、以上の工程を多数回交互に
行うことにより、互いに単分子膜間で化学結合した多数
層の単分子膜を累積形成することも可能でなる。
学吸着させて単分子吸着膜形成後さらに所定のガスを含
む雰囲気中でエネルギー線（光、電子ビーム、Ｘ線、γ
線、イオンビーム等）を照射したりあるいはプラズマ処
理を行うこと等により前記シラン界面活性剤の感応基を
変性させた後再びシラン界面活性剤を吸着するため、膜
質がすぐれ、ピンホールのない単分子有機累積膜を形成
することができる、そして、以上の工程を多数回交互に
行うことにより、互いに単分子膜間で化学結合した多数
層の単分子膜を累積形成することも可能でなる。
実施例
以下、実施例を第１〜６図を用いて説明する。
例えば、第１図に示すように、ＳＩ基板１上に、酸素を
含むものとしてたとえば熱酸化あるいはＣＶＤ法により
ＳｉＯ２膜２を形成し表面を親水性化した後、シラン界
面活性剤としてＣＨ２：ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ−３ｉＣｌ
２ （ｎ： 整数。１０〜２０程度が最も扱いやすい
）を用い、２×１０ｉ〜５Ｘ１０１Ｍｏｌ／Ｉ程度の濃
度で溶かした８０％ｌ〕−へキサン、１２％四塩化炭素
、８％クロロホルム溶液を調整し、前記基板を３０分程
度浸漬すると、８１基板表面はすでに５ｉＯａが形成さ
れているので表面で／ ＣＨｚ：ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ−８ｉ −０−の結合が生
成され、＼ シラン界面活性剤による単分膜３が一層（２０〜３０
の厚み）形成される。 （第２図）次に、酸素あるいは
Ｎ２を含んだ雰囲気中で（空気中でもよい）ビニル基（
ＣＨ２”ＣＨ−）４をエネルギー線（電子線、Ｘ線、γ
線、紫外線、イオン線）で照射し、ビニル基に水酸（−
ＯＨ）基５（第３図）あるいはアミノ（Ｎｌ（２）基６
（第４図）又はイミノ基（−ＮＨ）を付加させる。なお
、このとき水酸基５やアミノ基５が生成されることはフ
ーリエ変換型赤外分光分析（ＦＴ Ｉ Ｒ分析）により
確認された。また、このとき表面に並んだビニル基４に
、０２やＮ２を含んだプラズマ中で処理する方法でも一
〇Ｈ基や−Ｎ ８２基の付加を行うことができる。
含むものとしてたとえば熱酸化あるいはＣＶＤ法により
ＳｉＯ２膜２を形成し表面を親水性化した後、シラン界
面活性剤としてＣＨ２：ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ−３ｉＣｌ
２ （ｎ： 整数。１０〜２０程度が最も扱いやすい
）を用い、２×１０ｉ〜５Ｘ１０１Ｍｏｌ／Ｉ程度の濃
度で溶かした８０％ｌ〕−へキサン、１２％四塩化炭素
、８％クロロホルム溶液を調整し、前記基板を３０分程
度浸漬すると、８１基板表面はすでに５ｉＯａが形成さ
れているので表面で／ ＣＨｚ：ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ−８ｉ −０−の結合が生
成され、＼ シラン界面活性剤による単分膜３が一層（２０〜３０
の厚み）形成される。 （第２図）次に、酸素あるいは
Ｎ２を含んだ雰囲気中で（空気中でもよい）ビニル基（
ＣＨ２”ＣＨ−）４をエネルギー線（電子線、Ｘ線、γ
線、紫外線、イオン線）で照射し、ビニル基に水酸（−
ＯＨ）基５（第３図）あるいはアミノ（Ｎｌ（２）基６
（第４図）又はイミノ基（−ＮＨ）を付加させる。なお
、このとき水酸基５やアミノ基５が生成されることはフ
ーリエ変換型赤外分光分析（ＦＴ Ｉ Ｒ分析）により
確認された。また、このとき表面に並んだビニル基４に
、０２やＮ２を含んだプラズマ中で処理する方法でも一
〇Ｈ基や−Ｎ ８２基の付加を行うことができる。
以下、同じ反応液を用いて再びシラン界面活性剤を化学
及着工させ、シラン界面活性剤の一８ｉＣ１基とＯＨ基
あるいはＮ Ｈ２基の付加反応を生じせしめ、基板の表
面に複数層の単分子膜が互いに層間で化学結合した状態
の単分子累積膜７を得ることができる。第５図はＯＨ基
との結合、第６図はＮｌ２基との結合による状態を示す
。
及着工させ、シラン界面活性剤の一８ｉＣ１基とＯＨ基
あるいはＮ Ｈ２基の付加反応を生じせしめ、基板の表
面に複数層の単分子膜が互いに層間で化学結合した状態
の単分子累積膜７を得ることができる。第５図はＯＨ基
との結合、第６図はＮｌ２基との結合による状態を示す
。
なお、ビニル基の代わりにアセチレン基（−Ｃ＝Ｃ−）
を末端に付加した試薬を用いても、同様の方法が可能で
あることかＦＴＩＲ分析により確認された。
を末端に付加した試薬を用いても、同様の方法が可能で
あることかＦＴＩＲ分析により確認された。
また、化学吸着用の材料として、ジアセチレン系の誘導
体〔例えば、ＣＨ２＝ＣＨ−（ＣＨａ）。−Ｃ＝Ｃ−Ｃ
＝Ｃ−（ＣＨ２Ｌ−８Ｉ Ｃｌ ３（１１１ｓ： 整数
）等〕を用いた場合には、紫外線照射により架橋を生成
させ面方向の導電性を持たすことが可能となる。
体〔例えば、ＣＨ２＝ＣＨ−（ＣＨａ）。−Ｃ＝Ｃ−Ｃ
＝Ｃ−（ＣＨ２Ｌ−８Ｉ Ｃｌ ３（１１１ｓ： 整数
）等〕を用いた場合には、紫外線照射により架橋を生成
させ面方向の導電性を持たすことが可能となる。
なお、以上述べてきた実施例は基板としてＳｔを用いた
例で説明してきたが、表面が親水性の基を有する物質な
ら、全てのものに応用できることは明かである。
例で説明してきたが、表面が親水性の基を有する物質な
ら、全てのものに応用できることは明かである。
また、本発明は、上述したシラン界面活性剤の化学吸着
工程とＯＨ基あるいはＮ Ｈ２基の付加工程とを多数交
互に繰り返すことにより、多数層の単分子累積膜を形成
することが可能となる。
工程とＯＨ基あるいはＮ Ｈ２基の付加工程とを多数交
互に繰り返すことにより、多数層の単分子累積膜を形成
することが可能となる。
発明の効果
以上述べてきた方法により、表面が親水性の基板表面に
単分子膜が互いに層間で化学結合した状態の非常に薄い
有機薄膜（単分子累積膜）を高密度でピンホール無く、
均一な厚みで形成できる。
単分子膜が互いに層間で化学結合した状態の非常に薄い
有機薄膜（単分子累積膜）を高密度でピンホール無く、
均一な厚みで形成できる。
従って、本発明の方法は、分子レベルでの取扱が必要な
分子素子などの製造に極めて存効なものである。
分子素子などの製造に極めて存効なものである。
第１図〜第６図は本発明の詳細な説明するための工程断
面図を示し、第１図は概念図、第２図〜第６図は第１図
中〇−印Ａ部を分子レベルまで拡大した断面図である。 １・・・・・・Ｓｔ基板、２・・・・・・Ｓｉｏ２．３
・・・・・・単分子膜、４・・・・・・ビニル基、５・
旧・・水酸基、 ６・・目・・アミノ基、７・・・・・
・単分子累積膜。 １１１図 第４図 第５図 第３図 第６図 ＼
面図を示し、第１図は概念図、第２図〜第６図は第１図
中〇−印Ａ部を分子レベルまで拡大した断面図である。 １・・・・・・Ｓｔ基板、２・・・・・・Ｓｉｏ２．３
・・・・・・単分子膜、４・・・・・・ビニル基、５・
旧・・水酸基、 ６・・目・・アミノ基、７・・・・・
・単分子累積膜。 １１１図 第４図 第５図 第３図 第６図 ＼
Claims (4)
- （１）親水性の基板表面の酸素とシラン界面活性剤を非
水系の有機溶媒中で化学吸着させ前記基板表面に前記シ
ラン界面活性剤よりなる第１の単分子膜を形成し、前記
第１の単分子膜に、所定のガス雰囲気中で高エネルギー
線を照射するか又はプラズマ処理を施した後シラン界面
活性剤を化学吸着させることにより、前記第１の単分子
膜上に前記第１の単分子膜と化学結合した第２の単分子
膜を形成することを特徴とした単分子累積膜の製造方法
。 - （２）シラン界面活性剤として、ＣＨ＿２＝ＣＨ−（Ｃ
Ｈ＿２）＿ｎ−ＳｉＣｌ＿３（＿ｎ：整数）で表される
化学物質を用いることを特徴とした特許請求の範囲第１
項記載の単分子累積膜の製造方法。 - （３）ガス雰囲気がＮ＿２またはＯ＿２であることを特
徴とした特許請求の範囲第２項記載の単分子累積膜の製
造方法。 - （４）ＣＨ＿２＝ＣＨ−基がＣＨ≡Ｃ−基であることを
特徴とした特許請求の範囲第２項記載の単分子累積膜の
製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63221754A JPH0626706B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 単分子累積膜の製造方法 |
| US07/402,183 US5093154A (en) | 1988-09-05 | 1989-09-05 | Process for preparing a monomolecular built-up film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63221754A JPH0626706B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 単分子累積膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0271873A true JPH0271873A (ja) | 1990-03-12 |
| JPH0626706B2 JPH0626706B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16771683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63221754A Expired - Lifetime JPH0626706B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 単分子累積膜の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5093154A (ja) |
| JP (1) | JPH0626706B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0484746A2 (en) * | 1990-10-25 | 1992-05-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Chemically adsorbed monomolecular lamination film and method of manufacturing the same |
| JPH08155379A (ja) * | 1994-12-07 | 1996-06-18 | Res Dev Corp Of Japan | 微粒子膜の転写付着方法 |
| WO2007119690A1 (ja) * | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Panasonic Corporation | 有機分子膜構造体の形成方法及び有機分子膜構造体 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69231787T2 (de) * | 1991-01-28 | 2001-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Medizinischer Artikel und Verfahren zu seiner Herstellung |
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