JPH0525282A - Organosilicon polymer and its preparation - Google Patents

Organosilicon polymer and its preparation

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JPH0525282A
JPH0525282A JP20360891A JP20360891A JPH0525282A JP H0525282 A JPH0525282 A JP H0525282A JP 20360891 A JP20360891 A JP 20360891A JP 20360891 A JP20360891 A JP 20360891A JP H0525282 A JPH0525282 A JP H0525282A
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JP
Japan
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organosilicon polymer
polymethylphenylsilane
thin film
polymer copolymer
ppm
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Application number
JP20360891A
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Japanese (ja)
Inventor
Michiya Fujiki
道也 藤木
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prepare an organosilicon polymer which consists mainly of a polymethylphenylsilane structure and is expected to be used as a photoresist, a optical waveguide material, a precursor of silicon carbide, a semiconductor, an electrophotographic photoreceptor, a nonlinear optical material, and a luminescent material. CONSTITUTION:The objective organosilicon polymer which includes a polymethylphenylsilane structure and has a wt.- average mol.wt. (by gel permeation chromatography, in terms of monodispersed PS) of at least 2,000 and a peak at about -60 to -80ppm or at about -42 to -50ppm or at about -30 to -35ppm, in addition to the peak characteristic of polymethylphenylsilane at -40ppm, in <29>Si-FTNMR (in a chloroform soln., in terms of tetramethylsilane) is prepd. by condensing methylphenyldichlorosilane with phenyltrichlorosilane in the presence of a metallic sodium.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フォトレジスト、光導
波路材料、シリコンカーバイドの前駆体、半導体、電子
写真感光体、非線型光学材料、発光材料として、炭素を
骨格とする従来の高分子材料にはないユニークな特徴を
持つ新しいタイプの機能性材料である、シリコンを骨格
とする可溶性有機ポリシリレン高分子に関する。
The present invention relates to a conventional polymer material having a carbon skeleton as a photoresist, an optical waveguide material, a precursor of silicon carbide, a semiconductor, an electrophotographic photoreceptor, a non-linear optical material and a light emitting material. The present invention relates to a soluble organic polysilylene polymer having a silicon skeleton, which is a new type of functional material having unique characteristics that cannot be found in.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年シリコンを骨格とする高分子である
可溶性有機ポリシリレンは、フォトレジスト、光導波路
材料、シリコンカーバイドの前駆体、半導体、電子写真
感光体、非線型光学材料、発光材料として、炭素を骨格
とする従来の高分子材料にはないユニークな特徴を持つ
新しいタイプの機能性材料として多くの注目を集めてい
る。有機ポリシリレンが興味を引いた原因の一つは有機
溶剤に溶解し、繊維や薄膜に容易に加工できるためであ
る。しかしながらこれまで知られている有機ポリシリレ
ンのほとんどは、Siに有機置換基が2個導入された
(SiR1 2 )(R1 ,R2 は有機置換基)を繰返し
単位とする化学構造である。そのため、例えば、光化学
的な開裂反応や架橋反応を利用したフォトレジストや光
導波路のような数ミクロン程度の厚みの薄膜加工に対し
て、感度が十分でなく、また300から400nm付近
に現われるSi−Si結合に由来する強い紫外吸収帯に
よる自己吸収のため膜厚を厚くできず、従来の炭素系高
分子材料に比べ特性的に満足ではなかった。高感度化を
達成するためには、光化学的に活性なSi−Si結合を
有する高分子であることが必要である。また、従来知ら
れている可視域発光シリコン材料としては、波長420
から500nmの発光域を持つポリメチルフェニルシラ
ンやネットワークアルキルポリシリンがある〔カガワ
T.( Kagawa, T.)ほか、ソリッド ステート コミ
ュニケーションズ( Solid State Commun. )、第57
巻、第635頁(1986)、フルカワK.(Furukawa,
K.)ほか、マクロモレキュールス( Macromolecules
) 、第23巻、第3423頁(1990)〕。
2. Description of the Related Art In recent years, soluble organic polysilylene, which is a polymer having a silicon skeleton, has been used as a photoresist, an optical waveguide material, a precursor of silicon carbide, a semiconductor, an electrophotographic photoreceptor, a non-linear optical material, and a carbon as a light emitting material. It has attracted a lot of attention as a new type of functional material with unique characteristics not found in conventional polymer materials with a skeleton. One of the causes of interest in organic polysilylene is that it dissolves in organic solvents and can be easily processed into fibers and thin films. However, most of the organic polysilylenes known so far have a chemical structure having a repeating unit of (SiR 1 R 2 ) (R 1 and R 2 are organic substituents) in which two organic substituents are introduced into Si. . Therefore, for example, the sensitivity is insufficient for processing a thin film having a thickness of about several microns such as a photoresist or an optical waveguide using a photochemical cleavage reaction or a crosslinking reaction, and Si-appearing in the vicinity of 300 to 400 nm. Since the film thickness cannot be increased due to self-absorption due to the strong ultraviolet absorption band derived from Si bond, the characteristics were not satisfactory as compared with the conventional carbon-based polymer material. In order to achieve high sensitivity, it is necessary that the polymer has a photochemically active Si—Si bond. Further, as a conventionally known visible light emitting silicon material, a wavelength of 420
To polymethylphenylsilane and network alkylpolysilin having an emission region of 500 nm from [Kagawa Kawa. (Kagawa, T.) and others, Solid State Commun., 57th
Vol., P. 635 (1986), Furukawa K .; (Furukawa,
K. ) In addition, Macromolecules (Macromolecules
), 23, 3423 (1990)].

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらポリメチ
ルフェニルシランは350nm付近に強い発光があり4
20から500nmの発光強度が相対的に弱いという欠
点を有していた。ネットワークアルキルポリシリンにお
いては、アルキル置換基のみであるため機械的特性に欠
け、劣化が非常に激しいという欠点を有していた。本発
明の目的は、フォトレジスト、光導波路材料、シリコン
カーバイドの前駆体、半導体、電子写真感光体、非線型
光学材料、発光材料として期待されるポリメチルフェニ
ルシランを母材とした有機シリコン高分子を提供するこ
とにある。
However, polymethylphenylsilane has a strong emission around 350 nm.
It had a drawback that the emission intensity from 20 to 500 nm was relatively weak. The network alkyl polysilin has a drawback that it lacks mechanical properties because it has only alkyl substituents and is extremely deteriorated. The object of the present invention is to provide a photoresist, an optical waveguide material, a precursor of silicon carbide, a semiconductor, an electrophotographic photoreceptor, a non-linear optical material, and an organosilicon polymer whose base material is polymethylphenylsilane, which is expected as a light emitting material. To provide.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は有機シリコン高分子に関する発明で
あって、ポリメチルフェニルシラン構造を含む有機シリ
コン高分子において、単分散ポリスチレンを基準にした
ゲルパーミエーションクロマトグラフ法により求めた方
法で重量平均分子量の値が2000以上で、かつ29Si
−FTNMR(クロロホルム溶液中、テトラメチルシラ
ン基準)で−60から−80あるいは−42から−50
あるいは−30から−35ppm付近に、ポリメチルフ
ェニルシランに特徴的な−40ppm以外のピークを持
つことを特徴とする。また、本発明の第2の発明は有機
シリコン高分子の製造方法に関する発明であって、メチ
ルフェニルジクロロシランに対してモル分率でフェニル
トリクロロシランを0.01から0.50を存在させ、
金属ナトリウム存在下脱塩縮合によって製造することを
特徴とする。
The first aspect of the present invention is an invention relating to an organosilicon polymer, in which an organosilicon polymer containing a polymethylphenylsilane structure is used as a monodisperse polystyrene. The weight average molecular weight is 2000 or more and 29 Si is determined by the gel permeation chromatography method based on
-FTNMR (in chloroform solution, based on tetramethylsilane) -60 to -80 or -42 to -50
Alternatively, it is characterized by having a peak near −30 to −35 ppm other than −40 ppm, which is characteristic of polymethylphenylsilane. A second invention of the present invention is an invention relating to a method for producing an organosilicon polymer, wherein 0.01 to 0.50 of phenyltrichlorosilane is present in a mole fraction with respect to methylphenyldichlorosilane,
It is characterized by being produced by desalting condensation in the presence of sodium metal.

【0005】本発明で重要な概念は、メチルフェニルポ
リシリレン構造に対して、芳香族系置換シリンを導入す
ることによって、Si−Si連鎖から構成される一次元
半導体のバンド構造の中に局在準位を形成することある
いはまたSi結合電子の局在化を促進することにある。
したがって、芳香環として、ここでとりあげたフェニル
基のみならず、ナフチル基、アンスリル基、ピレニル基
などの縮合多環構造なら何でも良い。また、これらフェ
ニル基、ナフチル基、アンスリル基、ピレニル基などに
適当な脂肪族置換基が付いていても良い。
An important concept of the present invention is that the introduction of an aromatic-substituted silin to the methylphenylpolysilylene structure results in localization in the band structure of a one-dimensional semiconductor composed of Si--Si chains. It is to form a level or to promote localization of Si bond electrons.
Therefore, as the aromatic ring, not only the phenyl group mentioned here but also any condensed polycyclic structure such as a naphthyl group, anthryl group and pyrenyl group may be used. Further, these phenyl group, naphthyl group, anthryl group, pyrenyl group and the like may have an appropriate aliphatic substituent.

【0006】下記各実施例及び各応用例に示したものと
同様にして、他の有機シリコン高分子共重合体組成を持
つ有機シリコン高分子共重合体の発光スペクトルを調べ
ると、幅広い発光帯を得るためには、共重合のモル分率
に強く依存するが、メチルフェニルジクロロシランに対
しフェニルトリクロロシランの割合が0.001から
0.50、好ましくは、0.01から0.10程度が十
分であることがわかった。その値が0.10を越える
と、酸化劣化が起こりやすく、発光材料としては不適で
ある。一方、他の有機シリコン高分子共重合体組成を持
つ有機シリコン高分子共重合体の酸化劣化特性は、レジ
ストや導波路形成にも関係することであるが、その値が
0.001から0.50、好ましくは、0.01以上で
あれば、感度良く分解促進されることがわかった。この
ように、ポリメチルフェニルシランホモポリマーに対し
て、フェニルシリン構造を主鎖構造に組込むことによっ
て、発光特性、光分解特性、酸化劣化特性を制御するこ
とが可能となる。
In the same manner as shown in the following examples and application examples, when the emission spectrum of the organosilicon polymer copolymer having another organosilicon polymer copolymer composition was examined, a wide emission band was found. In order to obtain it, the ratio of phenyltrichlorosilane to methylphenyldichlorosilane is 0.001 to 0.50, preferably 0.01 to 0.10, although it depends strongly on the mole fraction of copolymerization. I found out. When the value exceeds 0.10, oxidative deterioration is likely to occur, which is not suitable as a light emitting material. On the other hand, the oxidative deterioration characteristics of organic silicon polymer copolymers having other organic silicon polymer copolymer compositions are related to the formation of resists and waveguides, but the values are 0.001 to 0. It was found that if it is 50, preferably 0.01 or more, the decomposition is promoted with good sensitivity. As described above, by incorporating the phenylcillin structure into the main chain structure of the polymethylphenylsilane homopolymer, it becomes possible to control the light emission characteristics, the photodegradation characteristics, and the oxidation deterioration characteristics.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明を実施例及び応用例によって更
に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below by way of examples and application examples, but the present invention is not limited to these.

【0008】実施例1 以下、本発明を合成例によって更に具体的に説明する。
反応操作及び精製操作はすべてアルゴンガス雰囲気下及
び室内光をカットして行った。反応容器内を十分に脱水
脱気し、アルゴンガス置換した後、金属ナトリウム分散
液(トルエン30%)3.8gとトルエン50mlをフラ
スコに入れた。油浴温度110℃において、メチルフェ
ニルジクロロシラン(1)5.62gとフェニルトリク
ロロシラン(2)0.13gの混合モノマーを一気に添
加し、添加後更に10分間反応させた。反応混合溶液を
加圧ろ過し、脱気した冷イソプロピルアルコールにろ液
を加えた。生じた白色沈殿を遠心分離機で回収し、60
℃で真空乾燥した。収量は0.80gであった。単分散
ポリスチレンを基準にしたゲルパーミエションクロマト
グラフ法により求めた重量平均分子量が12100、分
散度(=重量平均重合度/数平均重合度)が7.2の単
峰性の高分子が得られた。得られた有機シリコン高分子
3(1/2=0.97/0.03)はスピンコート法や
溶媒キャスト法で容易に薄膜を形成することができた。
Example 1 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to synthesis examples.
All reaction operations and purification operations were performed under an argon gas atmosphere and with room light cut off. The inside of the reaction vessel was thoroughly dehydrated and degassed, and the atmosphere was replaced with argon gas. Then, 3.8 g of a metal sodium dispersion liquid (toluene 30%) and 50 ml of toluene were placed in the flask. At an oil bath temperature of 110 ° C., a mixed monomer of methylphenyldichlorosilane (1) (5.62 g) and phenyltrichlorosilane (2) (0.13 g) was added all at once, and the mixture was further reacted for 10 minutes. The reaction mixture solution was pressure filtered, and the filtrate was added to degassed cold isopropyl alcohol. The resulting white precipitate was collected by a centrifuge and
It was vacuum dried at ° C. The yield was 0.80 g. A monomodal polymer having a weight average molecular weight of 12,100 and a dispersity (= weight average degree of polymerization / number average degree of polymerization) of 7.2, which was obtained by gel permeation chromatography based on monodisperse polystyrene, was obtained. Was given. The obtained organosilicon polymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.03) could be easily formed into a thin film by a spin coating method or a solvent casting method.

【0009】溶媒キャスト法で作製した3(1/2=
0.97/0.03)とポリメチルフェニルシランの薄
膜のFT−IR吸収スペクトル(基板:KBr)を図1
及び図2に示す。すなわち、図1は実施例1で合成され
た有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.97/
0.03)薄膜の、図2はポリメチルフェニルシラン薄
膜の、それぞれFT−IR吸収スペクトルを、吸光度
(縦軸)と波数(cm-1、横軸)との関係で示す図であ
る。帰属は以下の通りである。芳香族及び脂肪族C−H
伸縮振動が3100から2850cm-1に、芳香族C=C
伸縮振動が1600から1500cm-1付近に、Si−S
i伸縮振動が450cm-1付近に現われている。また、S
i−O−Siに基づく1000−1100cm-1付近の吸
収がほとんど認められない。Si−OH伸縮振動に由来
する3300cm-1付近の吸収は認められない。
3 produced by the solvent casting method (1/2 =
0.97 / 0.03) and polymethylphenylsilane thin film FT-IR absorption spectrum (substrate: KBr).
And shown in FIG. That is, FIG. 1 shows that the organosilicon polymer copolymer 3 synthesized in Example 1 (1/2 = 0.97 /
0.03) FIG. 2 is a diagram showing the FT-IR absorption spectra of the polymethylphenylsilane thin film in terms of the relationship between absorbance (vertical axis) and wave number (cm −1 , horizontal axis). Attribution is as follows. Aromatic and aliphatic CH
Stretching vibration from 3100 to 2850 cm -1 , aromatic C = C
Stretching vibration of Si-S near 1600 to 1500 cm -1
i Stretching vibration appears near 450 cm -1 . Also, S
Almost no absorption around 1000-1100 cm -1 based on i-O-Si is observed. No absorption around 3300 cm -1 due to Si-OH stretching vibration is observed.

【0010】得られた有機シリコン高分子3(1/2=
0.97/0.03)とポリメチルフェニルシランの電
子吸収スペクトル(テトラヒドロフラン溶液中、室温)
を図3及び図4に示す。すなわち、図3は実施例1で合
成された有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.
97/0.03)の、図4はポリメチルフェニルシラン
の、それぞれ電子吸収スペクトルを吸光度(縦軸)とエ
ネルギー(eV、横軸)との関係で示す図である。共重
合体3はホモポリマーであるポリメチルフェニルシラン
とほとんど同一の吸収スペクトルを示す。
The obtained organosilicon polymer 3 (1/2 =
0.97 / 0.03) and electronic absorption spectrum of polymethylphenylsilane (in tetrahydrofuran solution, room temperature)
Is shown in FIGS. 3 and 4. That is, FIG. 3 shows that the organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.
97 / 0.03) and FIG. 4 is a diagram showing the electron absorption spectra of polymethylphenylsilane as a function of absorbance (vertical axis) and energy (eV, horizontal axis). Copolymer 3 exhibits almost the same absorption spectrum as homopolymer polymethylphenylsilane.

【0011】得られた有機シリコン高分子3(1/2=
0.97/0.03)及びポリメチルフェニルシランの
29Si−FTNMR(プロトンノイズデカップリング
法、クロロホルム溶液中、テトラメチルシラン基準)を
図5及び図6に示す。すなわち、図5は実施例1で合成
された有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.9
7/0.03)の、図6はポリメチルフェニルシラン薄
膜の、それぞれ29Si−FTNMRを、信号強度(縦
軸)と化学シフト(ppm、横軸)との関係で示す図で
ある。共重合体3は、ホモポリマーであるポリメチルフ
ェニルシランに特徴的な−40ppm付近の3本の強い
ピークに加えて、−35ppm、−45ppm付近のサ
テライトピークが明瞭に現われている。このことは、3
はポリメチルフェニルシランの鎖状骨格に少量の分岐S
i構造を導入できたと推測される。
The obtained organosilicon polymer 3 (1/2 =
0.97 / 0.03) and polymethylphenylsilane
29 Si-FTNMR (proton noise decoupling method, in chloroform solution, tetramethylsilane standard) is shown in FIGS. 5 and 6. That is, FIG. 5 shows the organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.9) synthesized in Example 1.
7 / 0.03) and FIG. 6 is a diagram showing 29 Si-FTNMR of a polymethylphenylsilane thin film in terms of the relationship between signal intensity (vertical axis) and chemical shift (ppm, horizontal axis). In copolymer 3, in addition to the three strong peaks at around -40 ppm, which are characteristic of homopolymer polymethylphenylsilane, satellite peaks at around -35 ppm and -45 ppm clearly appear. This is 3
Is a small amount of branched S in the chain skeleton of polymethylphenylsilane.
It is speculated that the i structure could be introduced.

【0012】以上の結果を総合的に判断すると、得られ
た有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.97/
0.03)は、Si−Si結合の一部がシロキサン構造
に転化することなく、Si主鎖骨格に少量の分岐Si構
造を導入できていると推測される。
Comprehensively judging the above results, the obtained organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.97 /
It is presumed that 0.03) can introduce a small amount of branched Si structure into the Si main chain skeleton without converting a part of the Si—Si bond into a siloxane structure.

【0013】実施例2 実施例1と同様、反応容器内を十分に脱水脱気し、アル
ゴンガス置換した後、金属ナトリウム分散液(トルエン
30%)4.4gとトルエン50mlをフラスコに入れ
た。油浴温度110℃において、メチルフェニルジクロ
ロシラン(1)1.90gとフェニルトリクロロシラン
(2)2.10gの混合モノマーを一気に添加し、添加
後更に10分間反応させた。反応混合溶液を加圧ろ過
し、脱気した冷イソプロピルアルコールにろ液を加え
た。生じた白色沈殿を遠心分離機で回収し、60℃で真
空乾燥した。収量は0.40gであった。単分散ポリス
チレンを基準にしたゲルパーミエーションクロマトグラ
フ法により求めた重量平均分子量が6690、分散度
(=重量平均重合度/数平均重合度)が10.4の単峰
性の高分子が得られた。得られた有機シリコン高分子共
重合体3(1/2=50/50)はスピンコート法や溶
媒キャスト法で容易に薄膜を形成することができた。
Example 2 As in Example 1, the inside of the reaction vessel was thoroughly dehydrated and degassed, and the atmosphere was replaced with argon gas. Then, 4.4 g of a sodium metal dispersion (30% of toluene) and 50 ml of toluene were placed in a flask. At an oil bath temperature of 110 ° C., a mixed monomer of 1.90 g of methylphenyldichlorosilane (1) and 2.10 g of phenyltrichlorosilane (2) was added all at once, and after the addition, the mixture was further reacted for 10 minutes. The reaction mixture solution was pressure filtered, and the filtrate was added to degassed cold isopropyl alcohol. The resulting white precipitate was collected by a centrifuge and vacuum dried at 60 ° C. The yield was 0.40g. A unimodal polymer having a weight average molecular weight of 6690 and a dispersity (= weight average degree of polymerization / number average degree of polymerization) of 10.4 obtained by gel permeation chromatography based on monodisperse polystyrene was obtained. It was The obtained organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 50/50) could be easily formed into a thin film by spin coating or solvent casting.

【0014】溶媒キャスト法で作製した3(1/2=
0.50/0.50)の薄膜のFT−IR吸収スペクト
ル(基板:KBr)を、吸光度(縦軸)と波数(cm-1
横軸)との関係で図7に示す。帰属は以下の通りであ
る。芳香族及び脂肪族C−H伸縮振動が3100から2
850cm-1に、芳香族C=C伸縮振動が1600から1
500cm-1付近に、Si−Si伸縮振動が450cm-1
近に現われている。また、Si−O−Siに基づく伸縮
振動が1000−1100cm-1付近に認められる。また
Si−OH伸縮振動に由来する3300から3600cm
-1付近の吸収は認められる。
3 produced by the solvent casting method (1/2 =
0.50 / 0.50) FT-IR absorption spectrum (substrate: KBr) of the thin film, the absorbance (vertical axis) and wave number (cm -1 ,
FIG. 7 shows the relationship with (horizontal axis). Attribution is as follows. Aromatic and aliphatic CH stretching vibrations from 3100 to 2
At 850 cm -1 , aromatic C = C stretching vibration is 1600 to 1
500cm around -1, Si-Si stretching vibration appearing in the vicinity of 450 cm -1. In addition, stretching vibration based on Si-O-Si is recognized near 1000-1100 cm -1 . 3300 to 3600 cm derived from Si-OH stretching vibration
Absorption around -1 is observed.

【0015】得られた有機シリコン高分子共重合体3
(1/2=0.50/0.50)の電子吸収スペクトル
(テトラヒドロフラン溶液中、室温)を、吸光度(縦
軸)とエネルギー(eV、横軸)との関係で図8に示
す。実施例2で合成された有機シリコン高分子共重合体
3(1/2=0.50/0.50)は、ホモポリマーで
あるポリメチルフェニルシランに比べて、3.7eVの
吸収がブロードである。
Organosilicon polymer copolymer 3 obtained
The electron absorption spectrum of (1/2 = 0.50 / 0.50) (in a tetrahydrofuran solution at room temperature) is shown in FIG. 8 in terms of the relationship between absorbance (vertical axis) and energy (eV, horizontal axis). The organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.50 / 0.50) synthesized in Example 2 has a broader absorption of 3.7 eV than the homopolymer polymethylphenylsilane. is there.

【0016】得られた有機シリコン高分子共重合体3
(1/2=0.50/0.50)の29Si−FTNMR
(プロトンノイズデカップリング法、クロロホルム溶液
中、テトラメチルシラン基準)を、信号強度(縦軸)と
化学シフト(ppm、横軸)との関係で図9に示す。実
施例2で合成された有機シリコン高分子共重合体3は、
ホモポリマーであるポリメチルフェニルシランに特徴的
な−40ppm付近のピークがブロードになり、それに
加えて、−24ppm、−30ppm、−45ppm、
−70ppm、−78ppm付近にピークが出現してい
る。このことは、3はポリメチルフェニルシランの直線
状骨格に分岐Si構造を大量に導入できていたことを意
味する。
Organosilicon polymer copolymer 3 obtained
(1/2 = 0.50 / 0.50) 29 Si-FT NMR
(Proton noise decoupling method, in chloroform solution, with reference to tetramethylsilane) is shown in FIG. 9 in relation to signal intensity (vertical axis) and chemical shift (ppm, horizontal axis). The organosilicon polymer copolymer 3 synthesized in Example 2 was
The peak near -40 ppm, which is characteristic of homopolymer polymethylphenylsilane, becomes broad, and in addition to that, -24 ppm, -30 ppm, -45 ppm,
Peaks appear near -70 ppm and -78 ppm. This means that 3 was able to introduce a large amount of branched Si structure into the linear skeleton of polymethylphenylsilane.

【0017】以上の結果を総合的に判断すると、得られ
たポリシリレン共重合体3(1/2=0.50/0.5
0)は、Si−Si結合の一部がシロキサン構造に転化
しているものの、Si主鎖骨格に大量に分岐Si構造を
導入できていたものと考えられる。しかしながら、その
構造は歪みが大きく不安定であるため、空気中の酸素で
容易に酸化劣化を引起こしたものと推定される。
Comprehensively judging the above results, the obtained polysilylene copolymer 3 (1/2 = 0.50 / 0.5) was obtained.
It is considered that in 0), although a part of the Si—Si bond was converted into a siloxane structure, a large amount of branched Si structure could be introduced into the Si main chain skeleton. However, since its structure is highly strained and unstable, it is presumed that oxygen in the air easily caused oxidative deterioration.

【0018】応用例1 得られた有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.
97/0.03)が、250から350nmにわたっ
て、幅広い吸収を有することから、キセノン、重水素、
水銀などを封入した紫外光源あるいは窒素レーザーやエ
キシマレーザーなどの強力光源による微細加工が容易に
なることが期待される。事実、有機シリコン高分子共重
合体3(1/2=0.97/0.03)の薄膜(厚み約
0.3ミクロン)に波長254nmの水銀ランプ(出力
6W)を照射すると約15分で光消色を起こした。この
性質を利用して、フォトレジストや光導波路などの応用
が期待される。
Application Example 1 Organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.
97 / 0.03) has a wide absorption over 250 to 350 nm, and therefore xenon, deuterium,
It is expected that microfabrication using an ultraviolet light source containing mercury or a strong light source such as a nitrogen laser or an excimer laser will be facilitated. In fact, it takes about 15 minutes to irradiate a thin film (thickness: about 0.3 micron) of organosilicon polymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.03) with a mercury lamp of 254 nm wavelength (output 6 W). Light bleached. Utilizing this property, applications such as photoresists and optical waveguides are expected.

【0019】有機シリコン高分子共重合体3(1/2=
0.97/0.03)の薄膜の光反応を空気中室温で、
紫外吸収スペクトルを用いて追跡した。実施例1で合成
された有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.9
7/0.03)薄膜の紫外線照射に伴うUV吸収スペク
トルの経時変化を吸光度(縦軸)と波長(nm、横軸)
との関係で図10に示す。紫外吸収スペクトルからは、
光照射時間と共に、235から350nmにわたるSi
−Si連鎖に由来する幅広い吸収帯がほとんど消失し
た。
Organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 =
0.97 / 0.03) thin film photoreaction in air at room temperature
Followed by using UV absorption spectrum. Organosilicon polymer copolymer 3 synthesized in Example 1 (1/2 = 0.9
7 / 0.03) Change in UV absorption spectrum with time of UV irradiation of thin film is shown by absorbance (vertical axis) and wavelength (nm, horizontal axis).
FIG. 10 shows the relationship with. From the UV absorption spectrum,
Si over 235 to 350 nm with light irradiation time
The broad absorption band derived from the -Si chain almost disappeared.

【0020】また、FT−IRを用いて追跡した。紫外
線照射に伴うFT−IR吸収スペクトルの経時変化を吸
光度(縦軸)と波長(cm-1、横軸)との関係で図11に
示す(波長:254nm、出力6W、空気中、室温)。
FT−IRからは照射時間と共に2100cm-1付近のS
i−H伸縮振動並びに1050cm-1付近のSi−O−S
i結合に由来する伸縮振動が増大した。この光酸化速度
は、対応するポリメチルフェニルシランホモポリマーと
ほぼ同等であった。このことは、少量のフェニルシラン
構造の導入によって、主鎖構造が著しく不安定になるこ
とはないということを意味する。
Further, it was traced using FT-IR. FIG. 11 shows the change with time of the FT-IR absorption spectrum due to ultraviolet irradiation in terms of the absorbance (vertical axis) and wavelength (cm −1 , horizontal axis) (wavelength: 254 nm, output 6 W, in air, room temperature).
From FT-IR, S around 2100 cm -1 with irradiation time
i-H stretching vibration and Si-OS near 1050 cm -1
Stretching vibrations due to i-bonds increased. This photo-oxidation rate was almost the same as the corresponding polymethylphenylsilane homopolymer. This means that the introduction of a small amount of phenylsilane structure does not make the main chain structure significantly unstable.

【0021】応用例2 得られた有機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.
97/0.03)薄膜及びポリメチルフェニルシランホ
モポリマー薄膜の発光スペクトルの励起エネルギー依存
性(測定温度 4K)を図12及び図13に示す。すな
わち図12は実施例1で合成された有機シリコン高分子
共重合体3(1/2=0.97/0.03)薄膜の発光
スペクトルの励起エネルギー依存性を発光強度(任意単
位、縦軸)とエネルギー(eV、横軸)との関係で示す
図であり、図13はポリメチルフェニルシラン薄膜の発
光スペクトルの励起エネルギー依存性を発光強度(縦
軸)とエネルギー(eV、横軸)との関係で示す図であ
る。励起エネルギーにあまり依存せずに、有機シリコン
高分子共重合体3はポリメチルフェニルシランホモポリ
マーに比べ、実質的に2.0から3.3eV付近の幅広
い発光帯のみが現われている。
Application Example 2 Organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.
97 / 0.03) The excitation energy dependence (measurement temperature 4K) of the emission spectra of the thin film and the polymethylphenylsilane homopolymer thin film are shown in FIGS. 12 and 13. That is, FIG. 12 shows the excitation energy dependence of the emission spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.03) thin film synthesized in Example 1 with respect to the emission intensity (arbitrary unit, vertical axis). ) And energy (eV, horizontal axis). FIG. 13 shows the excitation energy dependence of the emission spectrum of the polymethylphenylsilane thin film as emission intensity (vertical axis) and energy (eV, horizontal axis). FIG. Compared with polymethylphenylsilane homopolymer, the organosilicon polymer copolymer 3 shows only a broad emission band of about 2.0 to 3.3 eV substantially without depending on the excitation energy.

【0022】有機シリコン高分子共重合体3(1/2=
0.97/0.03)薄膜及びポリメチルフェニルシラ
ンホモポリマー薄膜の励起スペクトルのモニターエネル
ギー依存性(測定温度 4K)を図14及び図15に示
す。すなわち、図14は実施例1で合成された有機シリ
コン高分子共重合体3(1/2=0.97/0.03)
薄膜の励起スペクトルのモニターエネルギー依存性をモ
ニター強度(縦軸)とエネルギー(eV、横軸)との関
係で示す図であり、図15はポリメチルフェニルシラン
薄膜の励起スペクトルのモニターエネルギー依存性をモ
ニター強度(任意単位、縦軸)とエネルギー(eV、横
軸)との関係で示す図である。2.0から3.3eV付
近の幅広い発光帯の原因に関して、有機シリコン高分子
共重合体3(1/2=0.97/0.03)はポリメチ
ルフェニルシランホモポリマーと同様に、4.0並びに
4.8eV付近のバンドが関与している。すなわち、有
機シリコン高分子共重合体3(1/2=0.97/0.
03)の幅広い発光帯は、吸収スペクトルで見えていた
3.7eV付近の吸収が関与していないことを意味して
いる。
Organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 =
14 and 15 show the monitor energy dependence (measurement temperature 4K) of the excitation spectra of the 0.97 / 0.03) thin film and the polymethylphenylsilane homopolymer thin film. That is, FIG. 14 shows the organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.03) synthesized in Example 1.
FIG. 16 is a diagram showing the monitor energy dependence of the excitation spectrum of the thin film as a relationship between the monitor intensity (vertical axis) and the energy (eV, horizontal axis). FIG. 15 shows the monitor energy dependence of the excitation spectrum of the polymethylphenylsilane thin film. It is a figure shown by the relationship between monitor intensity (arbitrary unit, a vertical axis) and energy (eV, a horizontal axis). Regarding the cause of the wide emission band around 2.0 to 3.3 eV, the organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.03) is similar to the polymethylphenylsilane homopolymer in 4. Bands near 0 and 4.8 eV are involved. That is, the organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.
The broad emission band of 03) means that the absorption around 3.7 eV, which was visible in the absorption spectrum, is not involved.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明で示したように、ポリメチルフェ
ニルシランホモポリマーに対して、フェニルトリクロロ
シランを共重合反応によって主鎖構造に組込むことによ
って、発光特性、光分解特性、酸化劣化特性を制御する
ことが可能となる。得られた有機シリコン高分子共重合
体はフォトレジスト、光導波路材料、シリコンカーバイ
ドの前駆体、半導体、電子写真感光体、非線型光学材
料、発光材料として、幅広い分野の応用が期待される。
特に波長300〜400nmにSi−Si連鎖に基づく
吸収帯が存在するため、微細加工用ネガ型材料として増
感材のいらない高分子厚膜のパターン化に適している。
また、可視光域発光材料としても有望である。
As shown in the present invention, by incorporating phenyltrichlorosilane into the main chain structure by a copolymerization reaction with respect to polymethylphenylsilane homopolymer, the luminescence characteristics, photodecomposition characteristics, and oxidative deterioration characteristics can be improved. It becomes possible to control. The obtained organosilicon polymer copolymer is expected to be applied in a wide range of fields as a photoresist, an optical waveguide material, a precursor of silicon carbide, a semiconductor, an electrophotographic photoreceptor, a non-linear optical material, and a light emitting material.
In particular, since there is an absorption band based on a Si-Si chain at a wavelength of 300 to 400 nm, it is suitable for patterning a polymer thick film that does not require a sensitizer as a negative working material for microfabrication.
It is also promising as a visible light emitting material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1で合成された有機シリコン高
分子共重合体3(1/2=0.97/0.03)のFT
−IR吸収スペクトルを示す図である。
FIG. 1 is an FT of organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.97 / 0.03) synthesized in Example 1 of the present invention.
It is a figure which shows -IR absorption spectrum.

【図2】ポリメチルフェニルシラン薄膜のFT−IR吸
収スペクトルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an FT-IR absorption spectrum of a polymethylphenylsilane thin film.

【図3】図1の有機シリコン高分子共重合体3の電子吸
収スペクトルを示す図である。
3 is a diagram showing an electron absorption spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 of FIG.

【図4】ポリメチルフェニルシランの電子吸収スペクト
ルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an electronic absorption spectrum of polymethylphenylsilane.

【図5】図1の有機シリコン高分子共重合体3の29Si
−FTNMRを示す図である。
FIG. 5: 29 Si of the organosilicon polymer copolymer 3 of FIG.
It is a figure which shows -FTNMR.

【図6】ポリメチルフェニルシラン薄膜の29Si−FT
NMRを示す図である。
FIG. 6 29 Si-FT of polymethylphenylsilane thin film
It is a figure which shows NMR.

【図7】本発明の実施例2で合成された有機シリコン高
分子共重合体3(1/2=0.50/0.50)薄膜の
FT−IR吸収スペクトルを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an FT-IR absorption spectrum of an organosilicon polymer copolymer 3 (1/2 = 0.50 / 0.50) thin film synthesized in Example 2 of the present invention.

【図8】図7の有機シリコン高分子共重合体3の電子吸
収スペクトルを示す図である。
8 is a diagram showing an electron absorption spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 of FIG. 7. FIG.

【図9】図7の有機シリコン高分子共重合体3の29Si
−FTNMRを示す図である。
FIG. 9 is 29 Si of the organosilicon polymer copolymer 3 of FIG.
It is a figure which shows -FTNMR.

【図10】図1の有機シリコン高分子共重合体3薄膜の
紫外線照射に伴う電子吸収スペクトルの経時変化を示す
図である。
FIG. 10 is a view showing a change with time of an electron absorption spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 thin film of FIG. 1 due to ultraviolet irradiation.

【図11】図1の有機シリコン高分子共重合体3薄膜の
紫外線照射に伴うFT−IR吸収スペクトルの経時変化
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a time-dependent change in FT-IR absorption spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 thin film of FIG.

【図12】図1の有機シリコン高分子共重合体3薄膜の
発光スペクトルの励起エネルギー依存性を示す図であ
る。
12 is a diagram showing the excitation energy dependence of the emission spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 thin film of FIG.

【図13】ポリメチルフェニルシラン薄膜の発光スペク
トルの励起エネルギー依存性を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the excitation energy dependence of the emission spectrum of a polymethylphenylsilane thin film.

【図14】図1の有機シリコン高分子共重合体3薄膜の
励起スペクトルのモニターエネルギー依存性を示す図で
ある。
14 is a diagram showing the monitor energy dependence of the excitation spectrum of the organosilicon polymer copolymer 3 thin film of FIG.

【図15】ポリメチルフェニルシラン薄膜の励起スペク
トルのモニターエネルギー依存性を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing monitor energy dependence of an excitation spectrum of a polymethylphenylsilane thin film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/027

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリメチルフェニルシラン構造を含む有
機シリコン高分子において、単分散ポリスチレンを基準
にしたゲルパーミエーションクロマトグラフ法により求
めた方法で重量平均分子量の値が2000以上で、かつ
29Si−FTNMR(クロロホルム溶液中、テトラメチ
ルシラン基準)で−60から−80あるいは−42から
−50あるいは−30から−35ppm付近に、ポリメ
チルフェニルシランに特徴的な−40ppm以外のピー
クを持つことを特徴とする有機シリコン高分子。
1. An organosilicon polymer having a polymethylphenylsilane structure having a weight average molecular weight of 2000 or more as determined by gel permeation chromatography based on monodisperse polystyrene, and
29 Si-FTNMR (in chloroform solution, based on tetramethylsilane) has peaks near −60 to −80, −42 to −50, or −30 to −35 ppm other than −40 ppm, which is characteristic of polymethylphenylsilane. An organosilicon polymer characterized in that
【請求項2】 メチルフェニルジクロロシランに対して
モル分率でフェニルトリクロロシランを0.01から
0.50を存在させ、金属ナトリウム存在下脱塩縮合に
よって製造することを特徴とする有機シリコン高分子の
製造方法。
2. An organosilicon polymer characterized by being produced by desalting condensation in the presence of sodium metal in the presence of 0.01 to 0.50 of phenyltrichlorosilane in a mole fraction relative to methylphenyldichlorosilane. Manufacturing method.
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Cited By (5)

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