JPH05339379A - Production of organic conductive material - Google Patents

Production of organic conductive material

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JPH05339379A
JPH05339379A JP15097892A JP15097892A JPH05339379A JP H05339379 A JPH05339379 A JP H05339379A JP 15097892 A JP15097892 A JP 15097892A JP 15097892 A JP15097892 A JP 15097892A JP H05339379 A JPH05339379 A JP H05339379A
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JP
Japan
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tcnq
formula
charge transfer
ttf
transfer complex
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JP15097892A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Takahashi
昇 高橋
Eritsuku Shiyutorutsu
エリック シュトルツ
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To obtain the title material improved in conductivity and excellent in mechanical strength and chemical resistance by the joint vapor deposition or plasma polymerization of an electron acceptor and an electron donor. CONSTITUTION:The title material is obtained by the joint vapor deposition or plasma polymerization of an-electron acceptor of formula I [wherein R1 is a group of formula IV or 0-(a group of formula IV) (wherein m is 0 to 12), or F; and R<2> is a group of formula V or 0-(a group of formula V) (wherein n is 0 to 12), or F] and an electron donor of formula 11 [wherein X is S, Se or Te; R<3> is a group of formula VI or Y<1>-(a group of formula VI) (wherein j is 0 to 12; and Y<1> is 0, S, Se or Te); and R<4> is a group of formula VII or Y<2>-(a group of formula VII) (wherein k is 0 to 12; and Y<2> is O, S, Se or Te)] or formula III (wherein X is S, Se or Te).

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、二次電池の電極やトラ
ンジスタのスイッチ等の電子材料等として用いて好適な
有機導電性材料の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an organic conductive material suitable for use as an electronic material such as an electrode of a secondary battery or a switch of a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、金属とならぶ導電性材料として、
高分子化合物からなる有機導電性材料の開発が盛んに進
められている。この有機導電性材料として最も有名な高
分子化合物は、ポリアセチレンであり、この他にも例え
ばポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の芳
香環や複素環を有する化合物が古くから知られている。
2. Description of the Related Art Recently, as a conductive material along with metal,
The development of organic conductive materials made of polymer compounds has been actively pursued. The most famous polymer compound as the organic conductive material is polyacetylene, and other compounds having aromatic rings or heterocycles such as polypyrrole, polythiophene, and polyaniline have long been known.

【0003】これら高分子化合物の製造方法としては、
例えば特公昭48−32581号公報や特開昭58−8
7147号公報、特公昭58−24446号公報、特開
昭57−133127号公報、特開昭61−19631
号公報等に開示されるように、焼成法、電解重合法、化
学重合法、プラズマ重合法等、種々の手法が検討されて
いる。
As a method for producing these polymer compounds,
For example, Japanese Patent Publication No. 48-32581 and Japanese Patent Laid-Open No. 58-8.
7147, JP-B-58-24446, JP-A-57-133127, JP-A-61-19631.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (KOKAI) Publication, various methods such as firing method, electrolytic polymerization method, chemical polymerization method, plasma polymerization method and the like have been studied.

【0004】しかしながら、これらの高分子化合物自体
の導電性は、何れも10-3S/cm 以下の範囲に止まって
おり、不純物をドーピングした場合でも100 S/cm 以
上とすることは困難である。特に、電解重合法により高
分子化合物を製造する場合には、電極上に導電性を有す
る被膜が析出するが、得られた被膜の表面は凹凸状にな
り、機械的強度も一般的に小さい。
However, the conductivity of each of these polymer compounds is limited to the range of 10 -3 S / cm or less, and it is difficult to set the conductivity to 10 0 S / cm or more even when impurities are doped. is there. In particular, when a polymer compound is produced by an electrolytic polymerization method, a conductive coating film is deposited on an electrode, but the surface of the obtained coating film is uneven and mechanical strength is generally low.

【0005】また、上記有機導電性材料のうち、例えば
テトラチアフルバレン(以下、TTFと略する。)と
7、7、8、8−テトラシアノキノジメタン(以下、T
CNQと略する。)から合成されるTTF−TCNQ
は、TTFとTCNQをそれぞれ電子受容体或いは電子
供与体とし、分子間で電荷移動錯体を形成することが知
られている。
Among the above organic conductive materials, for example, tetrathiafulvalene (hereinafter abbreviated as TTF) and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (hereinafter T).
Abbreviated as CNQ. ) Synthesized from TTF-TCNQ
Is known to use TTF and TCNQ as electron acceptors or electron donors, respectively, to form a charge transfer complex between molecules.

【0006】このTTF−TCNQに代表される電荷移
動錯体では、従来より100 S/cm程度の電気伝導度が
得られている。この電荷移動錯体は、従来、化学合成し
た錯体を出発物質とした蒸着によって製造されている
が、このような方法により成膜された電荷移動錯体は高
分子化されておらず、このために膜の機械的強度や耐薬
品性が低く、成形加工性の点で問題がある。
In the charge transfer complex represented by TTF-TCNQ, an electric conductivity of about 10 0 S / cm has been conventionally obtained. This charge-transfer complex is conventionally produced by vapor deposition using a chemically synthesized complex as a starting material, but the charge-transfer complex formed by such a method is not polymerized. Has low mechanical strength and chemical resistance, and has problems in terms of moldability.

【0007】これに対して、例えばベンゼンや3,4,
9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、
チオフェン、ピロール等の化合物に関しては、低温プラ
ズマによる重合膜が得られることが報告されている〔例
えば特開平1−165603号公報や特開平2−238
026号公報等、或いはPolym. Preprint vol.31-10p27
51 (1982) 鈴木等参照。〕。
On the other hand, for example, benzene, 3, 4,
9,10-perylene tetracarboxylic acid diimide derivative,
Regarding compounds such as thiophene and pyrrole, it has been reported that a polymerized film can be obtained by low-temperature plasma [for example, JP-A-1-165603 and JP-A-2-238].
026, etc., or Polym. Preprint vol.31-10p27
51 (1982) See Suzuki et al. ].

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はかか
る実情に鑑みて提案されたものであって、TTF−TC
NQに代表される電荷移動錯体において導電性の向上を
図るとともに、優れた機械的強度及び耐薬品性を得るこ
とが可能な有機導電性材料の製造方法を提供することを
目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned circumstances, and is the TTF-TC.
It is an object of the present invention to provide a method for producing an organic conductive material capable of improving the conductivity of a charge transfer complex represented by NQ and obtaining excellent mechanical strength and chemical resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明等は、上述の目的
を達成せんものと鋭意研究の結果、電子受容体となるT
TF系化合物と電子供与体となるTCNQ系化合物を出
発物質とし、気相にて2つの化合物を同時に昇華させて
基板上に直接成膜することにより、良好な電荷移動錯体
薄膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
たものである。
As a result of earnest research, the present invention, etc. will not become an electron acceptor.
By using a TF compound and a TCNQ compound as an electron donor as starting materials and sublimating two compounds at the same time in the vapor phase to form a film directly on the substrate, a good charge transfer complex thin film can be obtained. It was found that the present invention has been completed.

【0010】即ち、本願の第1の発明は、下記の化7で
示される電子受容体と、下記化8又は化9で示される電
子供与体とを共蒸着することを特徴とするものである。
That is, the first invention of the present application is characterized by co-evaporating an electron acceptor represented by the following Chemical formula 7 and an electron donor represented by the following Chemical formula 8 or Chemical formula 9. ..

【0011】[0011]

【化7】 [Chemical 7]

【0012】[0012]

【化8】 [Chemical 8]

【0013】[0013]

【化9】 [Chemical 9]

【0014】また、本願の第2の発明は、下記の化10
で示される電子受容体と、下記化11又は化12で示さ
れる電子供与体とをプラズマ重合することを特徴とする
ものである。
The second invention of the present application is as follows.
And an electron donor represented by the following chemical formula 11 or 12 is plasma-polymerized.

【0015】[0015]

【化10】 [Chemical 10]

【0016】[0016]

【化11】 [Chemical 11]

【0017】[0017]

【化12】 [Chemical formula 12]

【0018】上記電子受容体となるTCNQ(7、7、
8、8−テトラシアノキノジメタン)系化合物は、上記
(1)式で表されるものであり、電子供与体となるTT
F(テトラチアフルバレン)系化合物は、上記(2)〜
(3)式で表されるものである。これらTCNQ系化合
物とTTF系化合物の分子間で電荷移動錯体が形成され
る。
The above-mentioned electron acceptor TCNQ (7, 7,
The 8,8-tetracyanoquinodimethane) -based compound is represented by the above formula (1) and is a TT that serves as an electron donor.
The F (tetrathiafulvalene) -based compound has the above (2) to
It is represented by the equation (3). A charge transfer complex is formed between the molecules of the TCNQ compound and the TTF compound.

【0019】この電荷移動錯体を合成する方法として、
本願の第1の発明では、所謂共蒸着法を使用し、本願の
第2の発明では、プラズマ重合を使用する。
As a method for synthesizing this charge transfer complex,
In the first invention of the present application, a so-called co-evaporation method is used, and in the second invention of the present application, plasma polymerization is used.

【0020】先ず、本願の第1の発明においては、上記
TCNQ系化合物と上記TTF系化合物とをそれぞれ同
時に昇華させることによって共蒸着を行い、基板上に導
電膜を形成させる。これにより、化学合成した錯体を出
発物質とした蒸着膜の電気伝導度よりも2桁近く高い導
電性を有する電荷移動錯体薄膜を得ることができる。こ
の共蒸着を行うに際し、雰囲気ガスとしては、例えばア
ルゴン、窒素、水素、ヘリウム等が使用可能である。こ
れら雰囲気ガスのガス圧は、10-3torr以下とされるこ
とが好ましい。
First, in the first invention of the present application, the TCNQ-based compound and the TTF-based compound are simultaneously sublimated to perform co-evaporation to form a conductive film on the substrate. This makes it possible to obtain a charge transfer complex thin film having a conductivity that is nearly two orders of magnitude higher than the electrical conductivity of a vapor deposition film using a chemically synthesized complex as a starting material. When performing this co-deposition, for example, argon, nitrogen, hydrogen, helium or the like can be used as an atmospheric gas. The gas pressure of these atmospheric gases is preferably 10 −3 torr or less.

【0021】上記TCNQ系化合物及び上記TTF系化
合物の昇華レートは、1〜1000nm/分の範囲とさ
れ、好ましくは5〜100nm/分とされる。この昇華
レートを上記範囲内とするためには、上記TCNQ系化
合物及び上記TTF系化合物が収容される昇華源の加熱
温度を、真空度に応じて膜厚モニターのセンサー等によ
り予め設定することが望ましい。
The sublimation rate of the TCNQ compound and the TTF compound is in the range of 1 to 1000 nm / min, preferably 5 to 100 nm / min. In order to set the sublimation rate within the above range, the heating temperature of the sublimation source in which the TCNQ compound and the TTF compound are stored may be preset by a sensor such as a film thickness monitor according to the degree of vacuum. desirable.

【0022】また、上記TCNQ系化合物及び上記TT
F系化合物と基板との距離は、5〜30cmとされるこ
とが好ましく、10〜20cmとされることがより好ま
しい。
Further, the above TCNQ compound and the above TT
The distance between the F-based compound and the substrate is preferably 5 to 30 cm, more preferably 10 to 20 cm.

【0023】一方、本願の第2の発明においては、上記
TCNQ系化合物と上記TTF系化合物とをプラズマ中
にそれぞれ同時に昇華させることによって共重合を行
い、基板上に重合膜を形成させる。これにより、優れた
導電性が得られるとともに、機械的強度及び耐薬品性の
向上が図られる。このプラズマ重合を行うに際し、プラ
ズマを発生させる方法としては、従来公知の手法が何れ
も使用可能であり、例えば直流放電方式、低周波放電方
式、高周波放電方式、マイクロ波放電方式等が使用可能
である。また、これら放電方式における電極は、内部電
極方式、外部電極方式、或いは容量結合型、誘導結合型
等から適宜選定されれば良い。
On the other hand, in the second invention of the present application, the TCNQ-based compound and the TTF-based compound are simultaneously sublimated in plasma to carry out copolymerization to form a polymerized film on the substrate. Thereby, excellent conductivity can be obtained, and mechanical strength and chemical resistance can be improved. When performing this plasma polymerization, as a method for generating plasma, any conventionally known method can be used, and for example, a DC discharge method, a low frequency discharge method, a high frequency discharge method, a microwave discharge method, etc. can be used. is there. Further, the electrodes in these discharge methods may be appropriately selected from an internal electrode method, an external electrode method, a capacitive coupling type, an inductive coupling type and the like.

【0024】このプラズマ重合においては、上記TCN
Q系化合物と上記TTF系化合物単独で行っても良い
が、キャリアガスを併用してもよい。この場合、キャリ
アガスとしては、プラズマ重合の際に一般に使用されて
いるキャリアガスが何れも使用可能であり、例えばアル
ゴン、窒素、水素、ヘリウム等が挙げられる。このプラ
ズマ重合におけるガス圧は、10-1torr以下とされるこ
とが好ましい。
In this plasma polymerization, the above TCN is used.
The Q-based compound and the TTF-based compound may be used alone, or a carrier gas may be used in combination. In this case, as the carrier gas, any carrier gas generally used in plasma polymerization can be used, and examples thereof include argon, nitrogen, hydrogen and helium. The gas pressure in this plasma polymerization is preferably 10 -1 torr or less.

【0025】また、放電条件は、直流電圧を使用した場
合には、一般に知られている圧力−電極間距離−電圧間
の関係式(パッシェンの法則)が成り立つ範囲内で適宜
選定されれば良いが、交流電圧を使用した場合では、放
電可能範囲であれば特に限定されない。
Further, the discharge condition may be appropriately selected within a range where a generally known relational expression between pressure-electrode distance-voltage (Paschen's law) is satisfied when a DC voltage is used. However, when an AC voltage is used, it is not particularly limited as long as it is a dischargeable range.

【0026】更に、TCNQ系化合物及び上記TTF系
化合物の昇華レートは、上記本願の第1の発明と同様
に、1〜1000nm/分の範囲とされ、好ましくは5
〜100nm/分とされる。この昇華レートを上記範囲
内とするための昇華源の加熱温度及び基板と各化合物の
距離等の条件は、本願の第1の発明と同様に設定されれ
ば良い。
Further, the sublimation rates of the TCNQ compound and the TTF compound are in the range of 1 to 1000 nm / min, preferably 5 as in the first invention of the present application.
˜100 nm / min. Conditions such as the heating temperature of the sublimation source and the distance between the substrate and each compound for setting the sublimation rate within the above range may be set in the same manner as in the first invention of the present application.

【0027】なお、上述のような共蒸着、或いはプラズ
マ重合により得られる電荷移動錯体薄膜の膜厚は、用途
に応じて適宜選定されれば良い。例えば、この電荷移動
錯体薄膜を電池の電極材料として使用する場合には、1
μm程度とされることが望ましい。この場合に、該電荷
移動錯体薄膜の膜厚が前記範囲よりも薄いと、十分な実
用性を満たすことができず、逆に前記範囲よりも厚くな
ると、エネルギー密度が確保できなくなる。
The thickness of the charge transfer complex thin film obtained by the above-mentioned co-deposition or plasma polymerization may be appropriately selected according to the application. For example, when this charge-transfer complex thin film is used as a battery electrode material,
It is desirable that the thickness is about μm. In this case, if the thickness of the charge transfer complex thin film is smaller than the above range, sufficient practicality cannot be satisfied, and conversely, if it is larger than the above range, energy density cannot be secured.

【0028】[0028]

【作用】本願の第1の発明に示すように、TCNQ系化
合物とTTF系化合物とを個々に昇華させて共蒸着を行
うことにより、高い電気伝導度を有する錯体が形成され
る。また、本願の第2の発明に示すように、TCNQ系
化合物とTTF系化合物とをプラズマ中で個々に昇華さ
せて共重合を行うことにより、得られる電荷移動錯体が
高分子化し、機械的強度及び耐薬品性の向上が図られ
る。
As described in the first aspect of the present invention, a complex having high electric conductivity is formed by sublimating a TCNQ compound and a TTF compound individually and performing co-evaporation. Further, as shown in the second invention of the present application, the TCNQ-based compound and the TTF-based compound are individually sublimated in plasma to perform copolymerization, whereby the resulting charge transfer complex is polymerized to have a high mechanical strength. And the chemical resistance is improved.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものではないこ
とは言うまでもない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0030】実施例1 本実施例は、図1に示すような蒸着装置により下記の
(4)式で表されるTCNQと下記の(5)式で表され
るTTFとを共蒸着することによって電荷移動錯体薄膜
を成膜した例である。
Example 1 In this example, TCNQ represented by the following formula (4) and TTF represented by the following formula (5) were co-deposited by the vapor deposition apparatus as shown in FIG. This is an example of forming a charge transfer complex thin film.

【0031】[0031]

【化13】 [Chemical 13]

【0032】[0032]

【化14】 [Chemical 14]

【0033】先ず、本実施例において使用した蒸着装置
の構成を説明する。この蒸着装置においては、所定の真
空度に保たれた反応室(容量210l)1内の中央部
に、出発物質とされるTCNQとTTFが収容される2
個のMoボード2,3が配設される。これらMoボード
2,3は、上記反応室1の外部に設けられる直流電源
4,5にそれぞれ接続されており、ボード温度が個別に
制御されるようになされている。
First, the structure of the vapor deposition apparatus used in this embodiment will be described. In this vapor deposition apparatus, TCNQ and TTF, which are starting materials, are housed in a central portion of a reaction chamber (volume 210l) 1 kept at a predetermined vacuum degree.
The Mo boards 2 and 3 are arranged. These Mo boards 2 and 3 are respectively connected to DC power supplies 4 and 5 provided outside the reaction chamber 1, and the board temperatures are individually controlled.

【0034】また、上記Moボード2,3の上方には、
上記出発物質が被着形成されるガラス基板6が上記反応
室1の頭部に取り付けられた支持板7に保持されたかた
ちで配設される。そして、上記直流電源4,5の電流値
を制御することによって上記Moボード2,3内のTC
NQ及びTTFが通電加熱により同時に昇華され、これ
らMoボード2,3と対向する面の上記ガラス基板6上
に被着されて電荷移動錯体薄膜が成膜される。
Above the Mo boards 2 and 3,
The glass substrate 6 on which the above-mentioned starting materials are deposited is arranged so as to be held by a supporting plate 7 attached to the head of the reaction chamber 1. Then, the TC values in the Mo boards 2 and 3 are controlled by controlling the current values of the DC power supplies 4 and 5.
NQ and TTF are sublimated at the same time by electric heating, and deposited on the glass substrate 6 on the surface facing the Mo boards 2 and 3 to form a charge transfer complex thin film.

【0035】このガラス基板6と上記Moボード2,3
の間には、シャッタ8が配設され、該シャッタ8の開閉
により上記ガラス基板6への蒸着が制御されるようにな
されている。本実施例においては、両者の蒸着レートが
安定し、1:1になった時点で上記シャッタ8を開放し
て蒸着を行った。
This glass substrate 6 and the above Mo boards 2 and 3
A shutter 8 is disposed between the shutters, and opening / closing of the shutter 8 controls vapor deposition on the glass substrate 6. In this example, when the vapor deposition rates of both were stable and became 1: 1, the shutter 8 was opened to perform vapor deposition.

【0036】このような蒸着を行うに際し、上記ボード
温度は上記反応室1内の真空度に応じて設定する必要が
り、膜厚モニターのセンサー等で予め求めることが望ま
れる。ここでは、各Moボード2,3を所定の温度に調
節するために、上記TCNQが収容されるMoボード2
と接続された直流電源4の電流値を50Aとし、TTF
が収容されるMoボード3と接続された直流電源5の電
流値を約40Aとした。これにより、上記TCNQとT
TFが1:1のストイキオメトリーで成膜される。な
お、これらTCNQとTTFの比率を変える場合には、
各Moボード2,3の電流値を適宜選定すれば良い。
In carrying out such vapor deposition, the board temperature needs to be set in accordance with the degree of vacuum in the reaction chamber 1, and it is desired to obtain it in advance by a sensor such as a film thickness monitor. Here, in order to adjust each Mo board 2 and 3 to a predetermined temperature, the Mo board 2 in which the above TCNQ is accommodated
The current value of the DC power source 4 connected to the
The current value of the DC power supply 5 connected to the Mo board 3 accommodating is about 40A. As a result, the above TCNQ and T
The TF is deposited by stoichiometry at 1: 1. When changing the ratio of TCNQ and TTF,
The current values of the Mo boards 2 and 3 may be appropriately selected.

【0037】一方、上記反応室1の側壁には、ガス供給
管9が配設されており、該ガス供給管9を介してボンベ
10内のキャリアガスが上記反応室1内に供給される。
このガス供給管9の中途部には、コック11a,11
b,11cがそれぞれ設けられており、これらコック1
1a,11b,11cを開閉させることによってArガ
スの導入量が制御される。なお、上記キャリアガスとし
て、ここではArガスを使用した。
On the other hand, a gas supply pipe 9 is provided on the side wall of the reaction chamber 1, and the carrier gas in the cylinder 10 is supplied into the reaction chamber 1 through the gas supply pipe 9.
In the middle of the gas supply pipe 9, cocks 11a, 11
b and 11c are provided respectively, and these cocks 1
The amount of Ar gas introduced is controlled by opening / closing 1a, 11b, 11c. As the carrier gas, Ar gas was used here.

【0038】また、この反応室1の底部には、排気口1
aが開口されている。この排気口1aには、排気管13
が接続され、該排気管13を介してロータリー・油拡散
ポンプ12が連結されている。この排気管13の中途部
には、上記排気口1aに近い位置から順に圧力計14、
コンダクタンスバルブ15及び排気用コック16が配設
されており、これらによって上記反応室1内が所定の真
空度に保持されるようになされている。
At the bottom of the reaction chamber 1, the exhaust port 1
a is opened. An exhaust pipe 13 is provided at the exhaust port 1a.
Are connected, and the rotary / oil diffusion pump 12 is connected via the exhaust pipe 13. At the middle of the exhaust pipe 13, a pressure gauge 14,
A conductance valve 15 and an exhaust cock 16 are provided so that the inside of the reaction chamber 1 can be maintained at a predetermined degree of vacuum.

【0039】更に、この反応室1には、リーク用のガス
導入管17が配設されており、このガス導入管17を介
して上記反応室1内にパージ用の窒素ガスが導入され
る。このガス導入管17の中途部には、リークバルブ1
8が設けられており、リーク時にのみ開放される。
Further, a gas introducing pipe 17 for leak is arranged in the reaction chamber 1, and nitrogen gas for purging is introduced into the reaction chamber 1 through the gas introducing pipe 17. A leak valve 1 is provided in the middle of the gas introduction pipe 17.
8 is provided and is opened only at the time of leak.

【0040】そこで、以上のような構成を有する蒸着装
置を用い、Arガス雰囲気中でTCNQとTTFの共蒸
着を行って、図3に示すような櫛形電極(一対のAu電
極22,23からなり、各Au電極22,23の櫛形部
22a,23aが互いに微小間隔dを空けて噛み合うよ
うに形成されてなるもの)が被着形成されたガラス基板
21上に電荷移動錯体薄膜を成膜した。なお、上記反応
室内の真空度は、0.01torr以下とした。
Therefore, TCNQ and TTF are co-deposited in an Ar gas atmosphere by using the vapor deposition apparatus having the above-described structure to form a comb-shaped electrode (composed of a pair of Au electrodes 22 and 23) as shown in FIG. , In which the comb-shaped portions 22a and 23a of the Au electrodes 22 and 23 are formed so as to mesh with each other with a minute gap d), a charge transfer complex thin film is formed on the glass substrate 21. The degree of vacuum in the reaction chamber was set to 0.01 torr or less.

【0041】そして、得られた電荷移動錯体薄膜の導電
率を以下のようにして測定した。
Then, the conductivity of the obtained charge transfer complex thin film was measured as follows.

【0042】即ち、図4に示すように、上記一対のAu
電極22,23間に電流を流し、インピーダンスアナラ
イザによりこれらAu電極22,23間の隙間25を埋
めて成膜された上記電荷移動錯体薄膜24(膜厚b>2
500Å)の抵抗値を測定した。なお、上記Au電極2
2,23の膜厚eは、それぞれ2500Åであり、これ
らAu電極22,23間の距離dは1mmである。ま
た、上記隙間25の長さ方向に沿った距離(電極長)L
は47cmである。
That is, as shown in FIG. 4, the pair of Au
The charge transfer complex thin film 24 (film thickness b> 2) formed by applying a current between the electrodes 22 and 23 and filling the gap 25 between the Au electrodes 22 and 23 by an impedance analyzer.
The resistance value of 500Å) was measured. The Au electrode 2
The film thickness e of 2, 23 is 2500Å, and the distance d between these Au electrodes 22, 23 is 1 mm. Further, the distance (electrode length) L along the length direction of the gap 25
Is 47 cm.

【0043】そして、下記の(6)式を用い、上記Au
電極22,23間に挟まれている電荷移動錯体薄膜24
の直流導電率σV をコール−コールプロットより求め
た。
Then, using the following equation (6), the above Au
Charge transfer complex thin film 24 sandwiched between electrodes 22 and 23
The direct current conductivity σ V of was calculated from the Cole-Cole plot.

【0044】[0044]

【数1】 [Equation 1]

【0045】但し、上記(8)式中、Rは上記電荷移動
錯体薄膜24の抵抗値の直流成分、Lは上記Au電極2
2,23間に挟まれている電荷移動錯体薄膜24の長
さ、eは上記Au電極22,23の膜厚、及びdは電極
間距離を表す。この結果、上記電荷移動錯体薄膜の直流
導電率σV は、3.5S/cmであり、良好な導電性を
有することが判った。
However, in the equation (8), R is the DC component of the resistance value of the charge transfer complex thin film 24, and L is the Au electrode 2
The length of the charge transfer complex thin film 24 sandwiched between 2 and 23, e is the film thickness of the Au electrodes 22 and 23, and d is the inter-electrode distance. As a result, it was found that the charge transfer complex thin film had a direct current conductivity σ V of 3.5 S / cm and had good conductivity.

【0046】次に、この電荷移動錯体薄膜の赤外線吸収
スペクトルを調べた。この結果を下記の表1に表す。な
お、表1中に、アセトニトリル中にてモル比1:1の割
合で形成されたTCNQとTTFの錯体を出発物質と
し、昇華電流をそれぞれ45Aとした他は上記実施例1
と同様にして蒸着を行った場合に得られる電荷移動錯体
薄膜(比較例1とする。)、及びTCNQ単体(比較例
2とする。)についても同様に調べた結果を併せて記し
た。
Next, the infrared absorption spectrum of this charge transfer complex thin film was investigated. The results are shown in Table 1 below. In Table 1, the starting material was a complex of TCNQ and TTF formed in acetonitrile at a molar ratio of 1: 1 and the sublimation current was 45 A, respectively.
The charge transfer complex thin film (Comparative Example 1) and the TCNQ simple substance (Comparative Example 2) obtained when vapor deposition was performed in the same manner as above were also described.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1に示すように、TCNQとTTFの共
蒸着膜(実施例1)では、C≡N伸縮振動に起因する2
230cm-1付近の吸収ピークがTCNQ単体よりも低
周波数側へシフトしていることから、TCNQとTTF
の分子間で電荷移動が起こっていることが確認された。
また、比較例1〜2においても、上述のようにして直流
導電率を測定した結果、本実施例1では、比較例1より
も2桁近くも導電率が向上することが判った。
As shown in Table 1, in the co-evaporated film of TCNQ and TTF (Example 1), 2 caused by C≡N stretching vibration
Since the absorption peak near 230 cm -1 is shifted to the lower frequency side than TCNQ alone, TCNQ and TTF
It was confirmed that charge transfer occurred between the molecules of.
In addition, as a result of measuring the DC conductivity in Comparative Examples 1 and 2 as described above, it was found that in Example 1, the conductivity was improved by almost two digits as compared with Comparative Example 1.

【0049】実施例2 本実施例は、図2に示すようなプラズマ重合装置により
TCNQとTTFとをプラズマ重合することによって電
荷移動錯体薄膜を成膜した例である。なお、本実施例に
おいて使用したプラズマ重合装置は、基本構成を上記実
施例1において使用した蒸着装置と同一としており、従
って図2中、上記蒸着装置と共通の部材については同一
符番を使用し、説明を省略した。
Example 2 This example is an example in which a charge transfer complex thin film is formed by plasma polymerization of TCNQ and TTF by a plasma polymerization apparatus as shown in FIG. The plasma polymerization apparatus used in this example has the same basic structure as that of the vapor deposition apparatus used in Example 1 described above. Therefore, in FIG. 2, the same reference numerals are used for members common to the vapor deposition apparatus. , The description was omitted.

【0050】図2に示すように、このプラズマ重合装置
においては、反応室1内に一対の結合型平行平板電極が
対向配置される。これら平行平板電極のうち、上記反応
室1の頭部に取り付けられるアノード電極30には、上
記TCNQとTTFが被着形成されるガラス基板6が固
定される。このアノード電極30は、上記反応室1の上
面上に設置されるインピーダンス整合器32を介してR
F電源33に接続される。このRF電源33としては、
上記インピーダンス整合器32でインピーダンスマッチ
ングされた高周波電源装置が使用される。
As shown in FIG. 2, in this plasma polymerization apparatus, a pair of coupled parallel plate electrodes are arranged opposite to each other in the reaction chamber 1. Among these parallel plate electrodes, the glass substrate 6 on which the above TCNQ and TTF are adhered is fixed to the anode electrode 30 attached to the head of the reaction chamber 1. The anode electrode 30 is connected to the R via an impedance matching device 32 installed on the upper surface of the reaction chamber 1.
It is connected to the F power source 33. As this RF power source 33,
A high frequency power supply device impedance-matched by the impedance matching device 32 is used.

【0051】一方、このアノード電極30と対向して配
設されるカソード電極31は、上記反応室1の底部に設
置される。そして、これらアノード電極30とカソード
電極31間に上記RF電源33によって所定の放電電圧
が印加され、プラズマが発生するようになされている。
この時、上記直流電源4,5の電流値を制御することに
よって上記Moボード2,3内のTCNQ及びTTFが
通電加熱により同時に昇華され、上記ガラス基板6上に
プラズマ重合膜が形成される。
On the other hand, the cathode electrode 31 arranged so as to face the anode electrode 30 is installed at the bottom of the reaction chamber 1. Then, a predetermined discharge voltage is applied between the anode electrode 30 and the cathode electrode 31 by the RF power source 33, so that plasma is generated.
At this time, TCNQ and TTF in the Mo boards 2 and 3 are simultaneously sublimated by controlling the current values of the DC power supplies 4 and 5 by electric heating, and a plasma polymerized film is formed on the glass substrate 6.

【0052】そこで、このような構成を有するプラズマ
重合装置を用い、Arガス雰囲気中でTCNQとTTF
の共重合を行って、上記実施例1と同様に櫛形電極付ガ
ラス基板上に電荷移動錯体薄膜を成膜した。なお、プラ
ズマ重合を行うに際し、上記RF電源の出力は、交流1
3.56MHのラジオ波で最高出力150Wであり、こ
こでは50Wに設定した。また、上記反応室1内の真空
度、上記TCNQ及びTTFが収容されるMoボード
2,3と接続される直流電源4,5の各電流値等の条件
は、上記実施例1と同一とした。
Therefore, using a plasma polymerization apparatus having such a structure, TCNQ and TTF in an Ar gas atmosphere.
Then, the charge transfer complex thin film was formed on the glass substrate with the comb-shaped electrodes in the same manner as in Example 1 above. When performing plasma polymerization, the output of the RF power supply is AC 1
It has a maximum output of 150 W at a radio frequency of 3.56 MH and is set to 50 W here. The conditions such as the degree of vacuum in the reaction chamber 1 and the current values of the DC power supplies 4 and 5 connected to the Mo boards 2 and 3 accommodating the TCNQ and TTF are the same as those in the first embodiment. ..

【0053】そして、得られた電荷移動錯体薄膜、及び
比較用としてアセトニトリル中にてモル比1:1の割合
で形成されたTCNQとTTFの錯体を出発物質とし、
昇華電流をそれぞれ45Aとした他は上記実施例2と同
様にしてプラズマ重合を行った場合に得られる電荷移動
錯体薄膜(比較例3とする。)、及びTCNQ単体(比
較例4とする。)の導電率及び赤外線吸収スペクトルを
上述のようにして測定した。この結果を下記の表2に示
す。
Then, using the obtained charge transfer complex thin film and, as a starting material, a complex of TCNQ and TTF formed in acetonitrile at a molar ratio of 1: 1 for comparison,
A charge transfer complex thin film (referred to as Comparative Example 3) obtained when plasma polymerization was performed in the same manner as in Example 2 except that the sublimation current was set to 45 A, respectively, and TCNQ alone (referred to as Comparative Example 4). The electrical conductivity and infrared absorption spectrum of were measured as described above. The results are shown in Table 2 below.

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】表2に示すように、本実施例のようなTC
NQとTTFとのプラズマ重合膜では、1.9×10-2
と比較的高い導電率が得られ、TCNQとTTFの錯体
を出発物質としたプラズマ重合膜よりも1桁程度も導電
性が向上していることが判った。また、このプラズマ重
合膜においては、C≡N伸縮振動に起因する2230c
-1付近の吸収ピークがTCNQ単体よりも低周波数側
へシフトしていることから、TCNQとTTFの分子間
で電荷移動が起こっていることが推定され、良好な電荷
移動錯体が形成されていることが確認された。
As shown in Table 2, TC as in this embodiment
For plasma polymerized film of NQ and TTF, 1.9 × 10 -2
It was found that a relatively high conductivity was obtained, and that the conductivity was improved by about one digit as compared with the plasma polymerized film using a complex of TCNQ and TTF as a starting material. In this plasma polymerized film, 2230c caused by C≡N stretching vibration
Since the absorption peak near m -1 is shifted to the lower frequency side than TCNQ alone, it is presumed that charge transfer occurs between the molecules of TCNQ and TTF, and a good charge transfer complex is formed. It was confirmed that

【0056】また、上述の実施例2及び比較例3につい
て、液体クロマトグラフィー(GPC)により分子量及
び分子量分布を求めた。この結果を下記の表3に示す。
The molecular weight and molecular weight distribution of the above-mentioned Example 2 and Comparative Example 3 were determined by liquid chromatography (GPC). The results are shown in Table 3 below.

【0057】[0057]

【表3】 [Table 3]

【0058】表3に示すように、分子量Mwの結果よ
り、実施例2における電荷移動錯体は、十分に高分子化
されており、なお且つ分子量分布が小さく、均一な重合
膜になっていることが判った。
As shown in Table 3, from the result of the molecular weight Mw, the charge transfer complex in Example 2 was sufficiently polymerized, and the molecular weight distribution was small, and the polymer film was uniform. I understood.

【0059】更に、上記実施例2で得られた電荷移動錯
体薄膜をプロピレンカーボネート、アセトニトリル、ア
セトン、硝酸に2日間接触させたところ、この電荷移動
錯体薄膜の劣化は殆ど観測されなかった。このことか
ら、本実施例における電荷移動錯体薄膜は、非常に優れ
た耐薬品性を有していると言える。
Furthermore, when the charge transfer complex thin film obtained in Example 2 was contacted with propylene carbonate, acetonitrile, acetone and nitric acid for 2 days, almost no deterioration of the charge transfer complex thin film was observed. From this, it can be said that the charge transfer complex thin film in this example has very excellent chemical resistance.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本願
の第1の発明では、電子供与体と電子受容体を個別に昇
華させる、所謂共蒸着によってTCNQ−TTF系電荷
移動錯体を作製することにより、従来より針状結晶や錯
体を出発物質とした蒸着に限られていた電荷移動錯体の
製法に対して、新規な製造方法を提供することが可能と
なった上、得られた電荷移動錯体においては、従来の蒸
着膜に比べて2桁近くも高い導電率を得ることができ
る。
As is apparent from the above description, in the first invention of the present application, the TCNQ-TTF type charge transfer complex is produced by so-called co-evaporation in which the electron donor and the electron acceptor are individually sublimated. As a result, it became possible to provide a new production method for the method for producing a charge transfer complex, which was conventionally limited to vapor deposition using a needle crystal or a complex as a starting material. With the complex, it is possible to obtain a conductivity that is nearly two orders of magnitude higher than that of a conventional vapor deposition film.

【0061】また、本願の第2の発明では、電子供与体
と電子受容体をプラズマ重合しているので、高分子化さ
れた分子量分布の小さい均一な重合膜を得ることができ
る。この重合膜は、良好な導電性を示すとともに、優れ
た耐薬品性、耐熱性を発揮できる。更に、本願の第1及
び第2の発明においては、成膜時に基板を加熱する必要
がないので、耐熱性の乏しい基板にも密着性よく製膜す
ることができ、且つ寸法制度よく膜厚を制御することが
できる。従って、本発明によれば、例えば電子材料や電
池電極活物質等に用いて好適な有機導電性材料を提供す
ることが可能である。
Further, in the second invention of the present application, since the electron donor and the electron acceptor are plasma-polymerized, it is possible to obtain a polymerized and uniform polymerized film having a small molecular weight distribution. This polymer film exhibits good conductivity, and can exhibit excellent chemical resistance and heat resistance. Furthermore, in the first and second inventions of the present application, since it is not necessary to heat the substrate during film formation, it is possible to form a film with good adhesiveness even on a substrate having poor heat resistance, and to obtain a film thickness with good dimensional accuracy. Can be controlled. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an organic conductive material suitable for use as, for example, an electronic material or a battery electrode active material.

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

【図1】本発明を適用した電荷移動錯体を製造する際に
使用した蒸着装置の一例の構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an example of a vapor deposition apparatus used when producing a charge transfer complex to which the present invention is applied.

【図2】本発明を適用した電荷移動錯体を製造する際に
使用したプラズマ重合装置の一例の構成を示す模式図で
ある。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an example of a plasma polymerization apparatus used when producing a charge transfer complex to which the present invention is applied.

【図3】櫛形電極が被着形成されたガラス基板の構成を
示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a glass substrate on which comb-shaped electrodes are adhered and formed.

【図4】櫛形電極付ガラス基板上に形成された電荷移動
錯体薄膜の導電率の測定方法を説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method for measuring the conductivity of a charge transfer complex thin film formed on a glass substrate with comb electrodes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・反応室 1a・・・排気口 2,3・・・Moボード 4,5・・・直流電源 6・・・ガラス基板 8・・・シャッター 12・・・ロータリー・油拡散ポンプ 30・・・アノード電極 31・・・カソード電極 33・・・RF電源 1 ... Reaction chamber 1a ... Exhaust port 2, 3 ... Mo board 4,5 ... DC power supply 6 ... Glass substrate 8 ... Shutter 12 ... Rotary / oil diffusion pump 30. ..Anode electrode 31 ... Cathode electrode 33 ... RF power source

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の化1で示される電子受容体と、下
記化2又は化3で示される電子供与体とを共蒸着するこ
とを特徴とする有機導電性材料の製造方法。 【化1】 【化2】 【化3】
1. A method for producing an organic conductive material, which comprises co-evaporating an electron acceptor represented by the following Chemical formula 1 and an electron donor represented by the following Chemical formula 2 or Chemical formula 3. [Chemical 1] [Chemical 2] [Chemical 3]
【請求項2】 下記の化4で示される電子受容体と、下
記化5又は化6で示される電子供与体とをプラズマ重合
することを特徴とする有機導電性材料の製造方法。 【化4】 【化5】 【化6】
2. A method for producing an organic conductive material, which comprises polymerizing an electron acceptor represented by the following chemical formula 4 and an electron donor represented by the following chemical formula 5 or 6 by plasma polymerization. [Chemical 4] [Chemical 5] [Chemical 6]
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238927A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Tokyo Institute Of Technology Organic semiconductor material, and organic transistor

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