JPH04218209A - 透明性有機薄膜電極 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子材料およびオプト
エレクトロニクス材料として用いることができる導電性
有機薄膜電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、透明性導電性薄膜材料としてイン
ジウム酸化物系材料、すず酸化物系材料などの無機薄膜
材料が知られている。これら透明性導電性薄膜材料はエ
レクトロルミネッセンス素子や液晶素子、エレクトロク
ロミック素子などの表示素子、透明ヒ−タ−、電極シ−
ルド材料、帯電防止材料などに応用されている。ところ
がこれらの無機薄膜材料は成膜のためには高い基板温度
を必要とするために基板材料が耐熱性基板に限られ、ま
たこの薄膜の成膜時に基板が劣下するなどの問題があっ
た。このため比較的低温あるいは常温で成膜できる透明
性導電性薄膜材料が要求されていた。一方、有機物薄膜
は常温で成膜できるという特徴がある。

【０００３】透明性および導電性を兼ね備える有機材料
としてポリイソチアナフテンが知られている（Ｊ．Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙｓ．，８２，５７１７（１９８５））。し
かしこの材料はバルクとしてのみ得られ薄膜で得られて
いない。また有機薄膜材料で透明性導電性を示す材料と
して導電性ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ
）膜が知られているが、電導度は低く、また電導度の安
定性に劣るなどの問題点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑み、比較的低温あるいは常温で成膜でき、透
明でかつ、導電性と、安定性に優れた材料を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような問題点に鑑み
、本発明者は透明性、導電性に優れた薄膜を得るべく鋭
意研究を重ねた結果、本発明の透明性有機薄膜電極を得
るに至った。すなわち本発明は、電子受容性分子がド−
ピングされた、縮合ベンゼン環の数が４以上１３以下で
ある縮合多環芳香族化合物の薄膜からなる透明性有機薄
膜電極である。

【０００６】本発明で用いる縮合多環芳香族化合物につ
いて説明する。本発明で用いる縮合多環芳香族化合物は
その縮合したペンゼン環の数が４以上１３以下の縮合多
環芳香族化合物である。次にその具体例を示す。縮合多
環芳香族化合物としてナフタセン（ｎ＝４）ペンタセン
（ｎ＝５）、ヘキサセン（ｎ＝６）、ヘプタセン（ｎ＝
７）、ジベンゾペンタセン（ｎ＝７）、ピレン（ｎ＝４
）、ジベンゾピレン（ｎ＝６）、クリセン（ｎ＝４）、
ペリレン（ｎ＝５）、コロネン（ｎ＝７）、テリレン（
ｎ＝８）、オバレン（ｎ＝１０）、クオテリレン（ｎ＝
１１）、サ−カムアントラセン（ｎ＝１３）およびこれ
らの誘導体などの炭化水素化合物、トリフェノジオキサ
ジン（ｎ＝５）、トリフェノジチアジン（ｎ＝５）、ト
リフェノジセレナジン（ｎ＝５）、ヘキサセン−６，１
５−キノン（ｎ＝６）などの縮合ベンゼン環の炭素の一
部をＮ、Ｓ、Ｏ、カルボニルなどに置換した誘導体など
を挙げることができる。

【０００７】次に本発明で使用する電子受容性分子につ
いて説明する。電子受容性分子としてＣｌ２　、Ｂｒ２
　、Ｉ２　、ＩＣｌ、ＩＣｌ３　、ＩＢｒ、ＩＦなどの
ハロゲン、ＰＦ５　、ＡｓＦ５　、ＳｂＦ５　、ＢＦ３
　、ＢＣｌ３　、ＢＢｒ３　、ＳＯ３　などのルイス酸
、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＮＯ３　、Ｈ２　ＳＯ４　、ＨＣｌ
Ｏ４　、ＦＳＯ３　Ｈ、ＣｌＳＯ３　Ｈなどの無機酸、
ＣＦ３　ＳＯ３　Ｈ、酢酸、ぎ酸などの有機酸、アミノ
酸などのプロトン酸、ＦｅＣｌ３　、ＦｅＯＣｌ、Ｔｉ
Ｃｌ４　、ＺｒＣｌ４　、ＨｆＣｌ４　、ＮｂＦ５　、
ＮｂＣｌ５　、ＴａＣｌ５　、ＭｏＣｌ５　、ＷＦ６　
、ＷＣ１６　、ＵＦ６　、ＬｎＣｌ３　、（Ｌｎ＝Ｌａ
、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍなどのランタノイド）などの
遷移金属化合物、Ｃｌ−　、Ｂｒ−　、Ｉ−　、ＣｌＯ
４　−　、ＰＦ６　−　、ＡｓＦ５　−　、ＳｂＦ６　
−　、ＢＦ４　−　、スルホン酸アニオンなどの電解質
アニオンを用いることができる。

【０００８】本発明の透明性有機薄膜電極の作製につい
て説明する。本発明の有機薄膜の作製法として、あらか
じめ作製した縮合多環芳香族化合物の薄膜に電子受容性
分子のド−ピング処理を施し透明性有機薄膜電極を得る
方法、縮合多環芳香族化合物・電子受容性分子薄膜作製
により直接透明性有機薄膜電極を得る方法を挙げること
ができる。

【０００９】前者の有機薄膜の作製法について説明する
。まず前記縮合多環芳香族化合物の薄膜をたとえば真空
蒸着法、分子線エピタキシ−法（ＭＢＥ法）、ＣＶＤ法
、スパッタリングなどの薄膜形成法によって作製する。 得られた膜は基板上の薄膜として得られる。この際、基
板材料とて石英ガラス、フッ化カルシウム、サファイヤ
、アルミナなどのセラミック材料、シリコン、ゲルマニ
ウム、ＩＴＯ、ＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＮなどの半導
体材料、金、アルミニウム、銀、鉄、ステンレスなどの
金属材料、Ｙ−Ｂｓ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ系、Ｎｂ系などの超伝導材料、ポリエステル、
ポリスチレン、ポリエチレン、ポリアセチレン、ポリピ
ロ−ルなどの有機物材料などを用いることができる。ま
た、基板は使用する目的に応じて種々の形態が使用可能
である。

【００１０】前記の縮合芳香環化合物の薄膜形成法とし
て、たとえば真空蒸着法を用いた場合は圧力１０−２Ｔ
ｏｒｒ以下の雰囲気で前記の縮合多環芳香族化合物を加
熱蒸着する。この雰囲気の圧力は低い方が配向性薄膜を
得るために望ましく、好ましくは１０−４Ｔｏｒｒ以下
である。またＭＢＥ法を用いる場合は縮合多環芳香族の
蒸着源としてクヌ−センセル、電子線銃加熱、ガスセル
のいずれも使用可能であり、通常の成膜法によって薄膜
を得ることができる。さらにＣＶＤ法の場合は真空下ま
たはキャリア−ガス存在下で縮合多環芳香族の蒸気を基
板上に供給することによって薄膜が得られる。また、ス
パッタリングの場合は縮合多環芳香族化合物のタ−ゲッ
トを用いてアルゴンスパッタリングを行い基板上に薄膜
を形成する。このようにして縮合多環芳香族化合物薄膜
が得られるが前記の方法に限定されない。

【００１１】次いで、得られた薄膜に電子受容性分子を
ド−ピングすることによって透明性薄膜電極とすること
ができる。このド−ピングの方法としてガス状分子（ド
−パント）を用いた気相ド−ピング、ド−パント溶液ま
たは液状ド−パント中でド−ピングする液相ド−ピング
、固体状のド−パントを薄膜に接触させて拡散させる固
相ド−ピングのいずれも使用可能である。また必要があ
れば電解することによりド−ピングの効率を向上させる
こともできる。

【００１２】本発明の薄膜の膜厚は利用する分子種によ
り変化するために必ずしも限定できないが、たとえば、
６００ｎｍの波長における透過率が２０％以上有するた
めに膜厚は５０オングストロ−ムからミクロンオ−ダ−
までである。この透明性は可視光領域の透過スペクトル
の測定で評価することができる。透明性の高い材料が必
要な応用分野に用いるためには膜厚は薄いほうが好まし
く、また導電性薄膜として抵抗値が低い材料が必要な応
用分野に用いる場合にはそれに応じた膜厚で薄膜を作製
する。このように応用分野に応じて膜厚を調節して用い
ることができる。

【００１３】次に後者の方法、すなわち縮合多環芳香族
化合物−電子受容性分子薄膜を直接作製する方法につい
て説明する。縮合多環芳香族化合物−電子受容性分子薄
膜の作製法についてその例を示す。前記の薄膜作製法で
ある真空蒸着法、ＭＢＥ法を用いて縮合多環芳香族化合
物と電子受容性分子をそれぞれ蒸着源から基板上に積層
して薄膜を作製する。得られた薄膜はすでに電子受容性
分子がド−ピングされているため直接透明性導電性薄膜
として用いることができる。この方法においても、膜厚
は前記の方法と同様に用いる応用分野に応じた膜厚で薄
膜を作製する。

【００１４】必要があれば、本発明の薄膜上に保護層や
端子取り付けのための電極、他の材料の層を設けること
もできる。本発明の薄膜電極は他の材料の薄膜との多層
積層膜電極として用いることもできる。さらに本発明の
薄膜作製時にマスクを基板上に設けパタ−ニング電極を
得ることもできる。このようにして作製した透明性導電
性薄膜を電極に用いてエレクトロルミネッセンス材料、
液晶デイスプレイ、メンブレンスイッチ、透明タッチパ
ネル、太陽電池、電池などのエレクトロニクス材料に応
用することができる。

【００１５】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１６】

【実施例１】ペンタセンをポリエチレンテレフタレ−ト
基板上に５００オングストロ−ムの膜厚で真空蒸着して
ペンタセンの薄膜を作製した。この作製条件として基板
温度は室温、圧力１０−５Ｔｏｒｒの雰囲気下で、蒸着
源はタングステンボ−トの抵抗加熱により行った。次に
得られた薄膜をヨウ素ガス雰囲気（室温、２Ｔｏｒｒの
圧力下）中で１時間ド−ピングをおこない透明性薄膜電
極を得た。

【００１７】得られた薄膜の電導度を直流四端子法で測
定したところ７０Ｓ／ｃｍの電導度を有することがわか
った。また該薄膜の可視光領域の透過スペクトル測定に
より透明性を評価したところ６００ｎｍにおいて８０％
の透過度を示した。

【００１８】

【実施例２】実施例１と同様にして石英ガラス基板上に
５００オングストロ−ムの膜厚でペンタセン薄膜を作製
した。得られた薄膜を１０ｍＴｏｒｒのＳＯ３　ガス雰
囲気中に１０秒間置くことによりド−ピングして透明性
薄膜電極を得た。得られた薄膜の電導度を直流四端子法
で評価したところ１０Ｓ／ｃｍの電導度を示した。また
、該薄膜の可視光領域の透過スペクトル測定により透明
性を評価したところ６００ｎｍにおいて７０％の透過度
を示した。

【００１９】

【実施例３】実施例１と同様にして真空蒸着法で部分的
に金薄膜を蒸着した石英ガラス基板上にペンタセン薄膜
を１０００オングストロ−ムの膜厚で作製した。該薄膜
をアノ−ドとして過塩素酸テトラエチルアンモニウムの
エタノ−ル溶液（０．１ｍｏｌ／１）中で定電流電解（
印加電流１０μＡ、１０分電解）して過塩素酸イオンを
ド−ピングした。

【００２０】得られた薄膜の電導度を直流四端子法で評
価したところ０．０６Ｓ／ｃｍの電導度を有することが
わかった。また該薄膜の透明性を可視光領域の吸収スペ
クトルより測定したところ波長６００ｎｍの透過度は７
２％であった。

【００２１】

【実施例４】真空蒸着法で石英ガラス基板上に１０００
オングストロ−ムの膜厚でベンゾペンタセンの薄膜を作
製した。この薄膜をヨウ素ガス雰囲気（２Ｔｏｒｒ、室
温）で２０分間ヨウ素ド−ピングを行い透明性薄膜電極
を得た。得られた透明性薄膜電極の電導度を直流四端子
法で測定したところ１０−３Ｓ／ｃｍの電導度を示した
。 また該薄膜の可視光領域の透明性を吸収スペクトル測定
から求めたところ６００ｎｍの波長において６５％の透
過度を示した。

【００２２】

【発明の効果】本発明の透明性有機薄膜電極は、比較的
低温あるいは常温で成膜できるため様々な基板材料を用
いることができるという特徴を有し、かつ大気中に長時
間放置しても安定であるため、エレクトロルミネッセン
ス材料、液晶デイスプレイ、メンブレンスイッチ、透明
タッチパネル、太陽電池、電池などの電子材料としてエ
レクトロニクスやオプトエレクトロニクスなどの分野に
応用でき、工業上有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　縮合ベンゼン環の数が４以上１３以下
   である縮合多環芳香族化合物からなり、電子受容性分子
   がド−ピングされた有機薄膜を用いることを特徴とする
   透明性有機薄膜電極。