JPH0792509A - Ionic character type functional material - Google Patents

Ionic character type functional material

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JPH0792509A
JPH0792509A JP5236598A JP23659893A JPH0792509A JP H0792509 A JPH0792509 A JP H0792509A JP 5236598 A JP5236598 A JP 5236598A JP 23659893 A JP23659893 A JP 23659893A JP H0792509 A JPH0792509 A JP H0792509A
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JP
Japan
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ions
functional material
ionic
ion
characteristic
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Application number
JP5236598A
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Japanese (ja)
Inventor
Motomu Yoshimura
求 吉村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/549—Organic PV cells

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Abstract

PURPOSE:To improve an arithmetic function, stereoscopic memory function and energy conversion function, etc., by implanting ions to a base material, thereby varying output at different points in a material surface even if, for example, input is constant within the plane. CONSTITUTION:Various ions are implanted to the base material consisting of org. and inorg. materials to arbitrarily control the electrical and optical properties of the base material (ions characteristic functional material) 1 implanted with the ions. Then, the increase of an electron transfer rate by the internal potential gradient of the ions is made possible by implanting various kinds of the ions into the base materials of the org. and inorg. compds. Consequently, the electric conductivity is greatly improved. Namely, electric characteristics are successively controllable to an insulator semiconductor and conductor and the control of optical characteristics is similarly possible. The implantation patterns of the ions are arbitrarily linear functionally, nonlinear functionally and step functionally controlled within the plane and within the section in such a manner, there by, the electrical and optical properties of the base material after the ion implantation are linear functionally, nonlinear functionally and step functionally controlled within the plane and within the section.

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、電気的および光学的特
性を用いた演算装置及びエネルギー変換装置ならびにセ
ンサー等に用いるイオン特性型機能材料に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ionic characteristic type functional material used for an arithmetic unit, an energy conversion unit, a sensor and the like using electric and optical characteristics.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の電気的または光学的特性を有する
有機材料または無機材料からなる機能材料においては、
それらの特性は材料内で均一であった。この様な電気的
または光学的特性を有する有機材料または無機材料から
なる機能材料では、図８の模式説明図に示すように、機
能材料１面に入力される電気的または光学的信号２に対
応して出力される信号３は、機能材料１面内のどの位置
でも一定である。よって、この様な従来の機能材料のみ
で電気的または光学的特性を利用したインテリジェント
な（自己能動型、自身で演算機能を発揮する）機能、例
えば電気的および光学的特性を機能的に制御した演算機
能等を発現させることは、不可能である。2. Description of the Related Art In functional materials made of organic or inorganic materials having conventional electrical or optical properties,
Their properties were uniform within the material. A functional material made of an organic material or an inorganic material having such electrical or optical characteristics corresponds to an electrical or optical signal 2 input to the surface of the functional material 1 as shown in the schematic explanatory view of FIG. The output signal 3 is constant at any position within the surface of the functional material 1. Therefore, intelligent functions (self-active type, exerting arithmetic function by itself) utilizing electrical or optical characteristics only with such conventional functional materials, for example, functionally controlling electrical and optical characteristics are used. It is impossible to develop a computing function or the like.

【０００３】また、この様な従来の機能材料をエネルギ
ー変換装置およびセンサーに用いる場合にも入力エネル
ギーおよび信号に制限があった。例えば、太陽電池にお
ける太陽光の波長の利用可能波長域にも制限があり、太
陽光の有効利用が行えない。また、太陽電池内部の構造
欠陥により、エネルギー変換効率が落ちる。Further, even when such a conventional functional material is used in an energy conversion device and a sensor, input energy and signal are limited. For example, the usable wavelength range of the wavelength of sunlight in a solar cell is also limited, and effective use of sunlight cannot be performed. In addition, energy conversion efficiency decreases due to structural defects inside the solar cell.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の電気的および光
学的機能材料では、上述した様に、単一の材料では、電
気および光学特性とその機能が、材料面次元内で単一で
あった。そのため、インテリジェントな演算機能等が発
揮出来ないという欠点を有していた。また、従来の太陽
電池においては、利用できる太陽光の波長範囲が制限さ
れる事と、構造欠陥を有する事により、高効率なエネル
ギー変換が出来ないという欠点を有していた。更に、従
来の電気的および光学的機能材料は、無機材料が中心で
あり、形状加工特性が劣るという欠点を有していた。
（なお、この分野の技術については、例えば雑誌：OPTI
CS LETTERS/Vol.18,No.14/July 15,1993 p1126〜1128を
参照）In the conventional electrical and optical functional materials, as described above, the single material has a single electrical and optical property and its function within the plane of the material. . As a result, it has a drawback that it cannot perform intelligent arithmetic functions. In addition, the conventional solar cell has a drawback in that it is not possible to perform highly efficient energy conversion due to the limitation of the wavelength range of sunlight that can be used and the structural defect. Further, the conventional electrical and optical functional materials have the drawback that the inorganic materials are mainly used and the shape processing characteristics are poor.
(For the technology in this field, see, for example, the magazine: OPTI
CS LETTERS / Vol.18, No.14 / July 15, 1993 p1126 ~ 1128)

【０００５】本発明は上述した従来の電気的および光学
的機能材料の欠点を解決するためになされたもので、例
えば入力が面内で一定であっても、材料面内での異なる
点での出力が、一般的には異なるようにして、演算機
能、立体像メモリ機能及びエネルギー変換機能等に優れ
たイオン特性型機能材料を提供することを目的とするも
のである。The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional electrically and optically functional materials. For example, even if the input is constant in the plane, it is different in the plane of the material. It is an object of the present invention to provide an ionic characteristic type functional material having excellent outputs such as a calculation function, a three-dimensional image memory function and an energy conversion function, by making the outputs generally different.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のイオン特性型機
能材料は、基材にイオンを注入し、イオン注入後の基材
の電気的及び光学的性質の少なくともいずれかを変化さ
せるものである。The ionic characteristic type functional material of the present invention is one in which ions are implanted into a substrate and at least one of electrical and optical properties of the substrate after the ion implantation is changed. .

【０００７】注入するイオンの種類、数、及びイオン密
度の少なくともいずれかを制御し、イオン注入後の基材
の電気的及び光学的性質を制御するようにした。At least one of the type, number, and ion density of ions to be implanted is controlled to control the electrical and optical properties of the substrate after ion implantation.

【０００８】また、基材の面内次元において、注入イオ
ン密度が、線形関数的、非線形関数的、あるいはステッ
プ関数的に変化するように上記イオンを分布させるよう
にした。なお、本明細書においては、面内次元とは投射
面での位置を表す。Further, in the in-plane dimension of the base material, the ions are distributed so that the implanted ion density changes linearly, nonlinearly or stepwise. In this specification, the in-plane dimension means the position on the projection surface.

【０００９】また、基材の断面内次元において、注入イ
オン密度が、線形関数的、非線形関数的、あるいはステ
ップ関数的に変化するように上記イオンを分布させるよ
うにした。The ions are distributed so that the implanted ion density changes linearly, non-linearly, or stepwise in the cross-sectional dimension of the substrate.

【００１０】さらに、基材として有機材料を用いた。Further, an organic material was used as the base material.

【００１１】基材としてメソゲンを含有している有機ま
たは無機材料を用いた。An organic or inorganic material containing mesogen was used as a substrate.

【００１２】そして、イオン注入後の基材の少なくとも
一面を透明な材料で被覆した。Then, at least one surface of the substrate after the ion implantation was covered with a transparent material.

【００１３】イオン注入後の基材の少なくとも一面を透
明かつ導電性を有する材料で被覆した。At least one surface of the substrate after the ion implantation was coated with a transparent and electrically conductive material.

【００１４】上述のイオン特性型機能材料は、イオンを
照射する乾式法により基材にイオンを注入して製造し
た。The above-mentioned ionic characteristic type functional material was manufactured by implanting ions into a substrate by a dry method of irradiating with ions.

【００１５】また、イオンを含む塩化合物の溶液を含浸
させる湿式法により基材にイオンを注入して製造した。Further, it was manufactured by injecting ions into a substrate by a wet method of impregnating a solution of a salt compound containing ions.

【００１６】さらに、イオン注入後の基材に熱処理を施
すようにした。Further, the base material after the ion implantation is heat-treated.

【００１７】そして、上述のイオン特性型機能材料を、
光のエネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー
変換素子、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するエ
ネルギー変換素子、電気エネルギーを光エネルギーまた
は熱エネルギーに変換するエネルギー変換素子とて用い
る。Then, the above-mentioned ionic characteristic type functional material is
It is used as an energy conversion element for converting light energy into electric energy, an energy conversion element for converting heat energy into electric energy, and an energy conversion element for converting electric energy into light energy or heat energy.

【００１８】放射線が照射された部分のエネルギー変換
効率が変化するようにした。The energy conversion efficiency of the portion irradiated with radiation is changed.

【００１９】また、その注入イオン密度分布を関数的に
制御し、光学特性及び電気特性の少なくとも何れかを上
記関数特性に従って制御されるようにして、演算素子と
して用いる。Further, the implanted ion density distribution is functionally controlled so that at least one of the optical characteristic and the electrical characteristic is controlled in accordance with the functional characteristic, and used as an arithmetic element.

【００２０】光の複屈折率特性を利用し、立体像を記録
再生する画像処理素子として用いる。It is used as an image processing element for recording and reproducing a stereoscopic image by utilizing the birefringence characteristic of light.

【００２１】光学異方性を利用してレーザ発振素子とし
て用いる。It is used as a laser oscillation element by utilizing optical anisotropy.

【００２２】[0022]

【作用】本発明のイオン特性型機能材料においては、基
材にイオンを注入することにより、イオンによる内部電
位勾配により電子移動度を増すことが出来る。その結
果、電気電導度が著しく向上する。即ち、絶縁体、半導
体、導電体へと順次電気特性を制御できる。ダイポール
モーメントが大きくなり、圧力変化、熱による変化が大
きくなり、圧電効果、焦電効果が向上する。同様に、イ
オン種により吸収波長域、酸化還元電位が違うので、注
入するイオン種により感度波長を変えられる、光伝導度
を上げられる等、光学特性をも制御する事が出来る。電
気特性、光学特性を利用した各種機能素子等として適用
できる。In the ionic characteristic functional material of the present invention, by implanting ions into the substrate, the electron mobility can be increased by the internal potential gradient due to the ions. As a result, the electric conductivity is significantly improved. That is, the electrical characteristics can be sequentially controlled to the insulator, the semiconductor, and the conductor. The dipole moment is increased, the pressure change and the heat change are increased, and the piezoelectric effect and the pyroelectric effect are improved. Similarly, since the absorption wavelength range and the redox potential are different depending on the ion species, it is possible to control the optical characteristics such that the sensitivity wavelength can be changed and the photoconductivity can be increased depending on the ion species to be injected. It can be applied as various functional elements utilizing electrical characteristics and optical characteristics.

【００２３】また、その電気的及び光学的性質が基材に
注入されるイオンの種類、数、及びイオン密度等により
変わるので、少なくともそのいずれかを制御することに
より、イオン注入後の基材（イオン特性型機能材料の電
気的及び光学的性質を任意に制御できる。例えば任意の
値および特性値に制御された電気的および光学的特性に
より、それらが一種の演算回路となり、イオン特性型機
能材料は、電気的および光学的作用において、インテリ
ジェントな素材となり、それ自身で、電気的演算、光学
的演算および電気・光複合型演算が可能となる。Further, since its electrical and optical properties vary depending on the kind, number, and ion density of ions to be implanted in the substrate, it is possible to control at least one of them so that the substrate after ion implantation ( The electrical and optical properties of the ionic characteristic functional material can be arbitrarily controlled, for example, the electrical and optical characteristics controlled to arbitrary values and characteristic values make them a kind of arithmetic circuit, and the ionic characteristic functional material Is an intelligent material in terms of electrical and optical effects, and is capable of performing electrical calculation, optical calculation, and combined electric / optical calculation by itself.

【００２４】また、基材の面内次元及び断面内次元の少
なくとも一方において、注入イオン密度を、線形関数
的、非線形関数的、あるいはステップ関数的に変化する
ように上記イオンを分布させることにより、イオン注入
後の基材の電気的および光学的性質を、注入イオンに応
じて面内及び断面内で線形関数的、非線形関数的、ステ
ップ関数的に制御できる。By distributing the ions so that the implanted ion density changes linearly, nonlinearly, or stepwise in at least one of the in-plane dimension and the in-section dimension of the substrate, The electrical and optical properties of the substrate after ion implantation can be controlled linearly, non-linearly, or stepwise in the plane and in the cross section depending on the implanted ions.

【００２５】さらに、基材として有機材料を用いること
により、機能材料の形状加工特性を向上できる。Furthermore, by using an organic material as the base material, the shape processing characteristics of the functional material can be improved.

【００２６】基材としてメソゲンを含む材料を用いるこ
とにより、機能の異方性の出現が容易となる。The use of a material containing mesogen as the base material facilitates the appearance of anisotropy of function.

【００２７】そして、イオン注入後の基材を透明な材料
で被覆することにより、耐光性が向上し、寿命が向上す
る。By covering the base material after the ion implantation with a transparent material, the light resistance is improved and the life is improved.

【００２８】透明かつ導電性を有する材料で被覆するこ
とにより、耐光性が向上し、長寿命化できるとともに、
電気を取り出したり、外部電場を印加することができ
る。By coating with a transparent and electrically conductive material, the light resistance is improved and the life can be extended.
Electricity can be extracted or an external electric field can be applied.

【００２９】イオン特性型機能材料をイオンを照射する
乾式法で基材にイオンを注入して製造するようにしたの
で、基材に注入されるイオンの種類、数、及びイオン密
度等を容易に制御できる。イオンの注入パターン等を関
数的にも任意にかつ容易に制御できる。Since the ion characteristic type functional material is manufactured by injecting ions into the base material by a dry method of irradiating with ions, it is possible to easily determine the kind, number, and ion density of the ions to be injected into the base material. You can control. The ion implantation pattern and the like can be functionally and easily controlled arbitrarily.

【００３０】また、イオンを含む塩化合物の溶液を含浸
させる湿式法により 基材にイオンを注入して製造する
ようにしたので、高性能な設備、装置を要せず、簡単な
装置で簡便に製造できる。Further, since the ion implantation is carried out to the substrate by the wet method of impregnating the solution of the salt compound containing the ions, it is not necessary to use high-performance equipment and devices, and it is simple and easy to use. Can be manufactured.

【００３１】さらに、イオン注入後の基材に例えばガラ
ス転移点以上で熱処理を施すことにより、構造欠陥が取
り除かれ、それぞれの性能が向上する。Further, by subjecting the base material after the ion implantation to a heat treatment at, for example, the glass transition point or higher, structural defects are removed and the respective performances are improved.

【００３２】そして、光のエネルギーを電気エネルギー
に変換するエネルギー変換素子、熱エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するエネルギー変換素子、電気エネルギ
ーを光エネルギーまたは熱エネルギーに変換するエネル
ギー変換素子として、上述のイオン特性型機能材料を用
いることにより、従来の素子より変換効率が上がり、特
性を向上させることができる。また、素子の加工性が良
好になり、簡便に製造できる。The above-mentioned ionic characteristics are used as an energy conversion element for converting light energy into electric energy, an energy conversion element for converting heat energy into electric energy, and an energy conversion element for converting electric energy into light energy or heat energy. By using the mold functional material, the conversion efficiency can be improved and the characteristics can be improved as compared with the conventional device. In addition, the workability of the device is improved, and the device can be easily manufactured.

【００３３】放射線が照射された部分のエネルギー変換
効率が変化するようにしたので、放射線を検出すること
ができる。離れた所からでも放射線を検出することがで
き、放射線漏れ等の検知器に用いられる。Since the energy conversion efficiency of the portion irradiated with the radiation is changed, the radiation can be detected. Radiation can be detected even from a distance, and it is used as a detector for radiation leaks.

【００３４】また、上述のイオン特性型機能材料は、注
入イオン密度分布を関数的に制御し、光学特性、電気特
性を上記関数特性に従って制御されるようにしたので、
入力された電気的、光学的信号が上記関数特性に従がっ
て順次特性変化していき、その特性変化は入力信号を処
理したのと同等の経歴を有することとなり、インテリジ
ェントな演算素子として機能する。Further, in the above-mentioned ionic characteristic type functional material, the implantation ion density distribution is functionally controlled so that the optical characteristics and the electrical characteristics are controlled in accordance with the above functional characteristics.
The input electrical and optical signals change their characteristics one by one according to the above function characteristics, and the characteristic change has the same history as that of processing the input signal, and functions as an intelligent arithmetic element. To do.

【００３５】上述のイオン特性型機能材料においては、
光の複屈折率効果により、再生された画像がイオン注入
条件を反映して像の位置の違いにより像の“浮き出し”
と“浮き沈み”が発生し、３次元立体像が記録再生でき
る画像処理素子として用いることができる。In the above-mentioned ionic characteristic type functional material,
Due to the effect of light birefringence, the reproduced image reflects the ion implantation conditions and the image "embosses" due to the difference in image position.
And "ups and downs" occur, and can be used as an image processing element capable of recording and reproducing a three-dimensional stereoscopic image.

【００３６】上述のイオン特性型機能材料の光学異方性
を利用してレーザを発振させることができ、固体で小型
化でき、有用で優れたレーザ発振素子が得られる。A laser can be oscillated by utilizing the optical anisotropy of the above-mentioned ionic characteristic type functional material, and it is possible to obtain a useful and excellent laser oscillating device which can be made compact in a solid state.

【００３７】[0037]

【実施例】本発明は、有機及び無機材料からなる基材に
種々のイオンを注入し、イオンが注入された基材（即ち
イオン特性型機能材料）の電気的および光学的性質を任
意に制御しようとするものである。有機および無機化合
物の基材に各種のイオンを注入することにより、イオン
による内部電位勾配により電子移動度を増す事が出来
る。その結果、電気電導度が著しく向上する。即ち、絶
縁体、半導体、導電体へと順次電気特性を制御できる。
同様に、光学特性をも順次制御することができる。EXAMPLES The present invention is to implant various ions into a substrate made of an organic or inorganic material, and arbitrarily control the electrical and optical properties of the substrate into which the ions are implanted (that is, an ionic characteristic type functional material). Is what you are trying to do. By injecting various ions into the base material of organic and inorganic compounds, the electron mobility can be increased by the internal potential gradient due to the ions. As a result, the electric conductivity is significantly improved. That is, the electrical characteristics can be sequentially controlled to the insulator, the semiconductor, and the conductor.
Similarly, the optical characteristics can be sequentially controlled.

【００３８】而して、イオンの注入パターンを、面内お
よび断面内で線形関数的、非線形関数的、ステップ関数
的にも任意に制御し、イオン注入後の基材の電気的およ
び光学的性質が、面内および断面内で線形関数的、非線
形関数的、ステップ関数的等に制御されるようにするも
のである。Thus, the ion implantation pattern is arbitrarily controlled in the plane and in the cross section in a linear function, a non-linear function, and a step function, and the electrical and optical properties of the substrate after ion implantation are controlled. Is controlled in the plane and in the cross section in a linear function, a non-linear function, a step function, or the like.

【００３９】また、注入するイオン種の種類、数、密度
等を制御することにより、イオン注入後の電気的および
光学的性質が、面内および断面内で線形関数的、非線形
関数的、ステップ関数的等に制御されるようにするもの
である。By controlling the type, number, density, etc. of the ion species to be implanted, the electrical and optical properties after the ion implantation are linear, non-linear and step functions in the plane and in the cross section. It is intended to be controlled appropriately.

【００４０】また、注入するイオン種の種類、数、密度
等を制御することにより、イオン注入後の電気的および
光学的性質の光応答特性をも、面内および断面内で線形
関数的、非線形関数的、ステップ関数的等に制御し、図
１の模式説明図に示すように入力信号２がイオン特性型
機能材料１の面内で一定のときでも、面内での異なる点
での出力信号３は一般に異なるように、任意に制御する
ものである。Further, by controlling the type, number, density, etc. of the ion species to be implanted, the optical response characteristics of the electrical and optical properties after ion implantation are also linearly functional and non-linear in the plane and in the cross section. Even if the input signal 2 is constant within the plane of the ionic characteristic type functional material 1 as shown in the schematic explanatory view of FIG. 1, the output signal is controlled at a different point in the plane by controlling functionally or stepwisely. 3 is an arbitrary control so that it is generally different.

【００４１】即ち、本発明のイオン特性型機能材料で
は、基材に導入されるイオンの濃度、密度、イオン種、
イオン種の多様性、イオン種の種類の数等が、基材の面
内および断面内で、任意の関数特性で制御される。その
結果、イオン注入後の基材（イオン特性型機能材料）で
は、その電気的および光学的性質が、イオン種に依るの
みならず、基材に導入されるイオンの関数特性でも制御
される。そして、電気および光のエネルギーが入力され
ると、その入力に対するレスポンス特性も基材に導入さ
れるイオンの関数特性で制御される。That is, in the ionic characteristic type functional material of the present invention, the concentration, density, ion species of ions introduced into the substrate,
The variety of ionic species, the number of types of ionic species, etc. are controlled with arbitrary functional characteristics within the plane and cross section of the substrate. As a result, in the base material (ion characteristic type functional material) after the ion implantation, its electrical and optical properties are controlled not only by the ionic species but also by the functional characteristics of the ions introduced into the base material. Then, when electric and optical energies are input, the response characteristic to the input is also controlled by the functional characteristic of the ions introduced into the base material.

【００４２】本発明に係わる電気的性質としては、電導
性、超電導性、半導体性、半絶縁性、絶縁性、誘電特
性、圧電性、焦電性、等が対象となる。また光学的性質
としては、屈折率、複屈折性、非線形光学特性、光電変
換特性、等が対象となる。The electrical properties relating to the present invention include electrical conductivity, superconductivity, semiconductor property, semi-insulating property, insulating property, dielectric property, piezoelectric property, pyroelectric property and the like. The optical properties include refractive index, birefringence, nonlinear optical characteristics, photoelectric conversion characteristics, and the like.

【００４３】上記の電気的および光学的特性が、本発明
の手法により、基材の面内および断面内で任意の値およ
び特性値に制御される。そのために、面内および断面内
で任意の値および特性値に制御された電気的および光学
的特性により、それらが一種の演算回路となり、イオン
注入後の基材は、電気的および光学的作用において、イ
ンテリジェントな素材となり、それ自身で、電気的演
算、光学的演算および電気・光複合型演算が可能とな
る。The above-mentioned electrical and optical characteristics are controlled to arbitrary values and characteristic values in the plane and cross section of the substrate by the method of the present invention. For that reason, the electrical and optical characteristics controlled to arbitrary values and characteristic values in the plane and in the cross section make them a kind of arithmetic circuit, and the substrate after ion implantation has an electrical and optical action. Being an intelligent material, it can perform electrical calculation, optical calculation, and combined electric / optical calculation by itself.

【００４４】そこで、前述の関数特性を数学的及び論理
的に演算できる関数にすることにより、入力された電気
的および光学的信号が、数学的及び論理的に演算できる
関数特性に従って順次特性変化して行き、その特性変化
は入力信号を処理したのと同等の経歴を有する事とな
る。Therefore, by making the above-mentioned function characteristics into a function that can be calculated mathematically and logically, the input electrical and optical signals are sequentially changed in characteristics according to the function characteristics that can be calculated mathematically and logically. Then, the characteristic change has the same history as that when the input signal is processed.

【００４５】即ち、電気的および光学的信号の強度、位
相、偏向特性等が、一連の規則性に則り変化して行く。
この事はまさしく電気的および光学的入力信号の演算処
理に対応する。この様にして、本発明のイオン特性型機
能材料では、単一の材料のみで演算が可能となる。That is, the intensity, phase, deflection characteristics, etc. of electrical and optical signals change according to a series of regularities.
This corresponds exactly to the arithmetic processing of electrical and optical input signals. In this way, with the ionic characteristic functional material of the present invention, calculation can be performed using only a single material.

【００４６】また、電気的性質と光学的性質の両方とも
に有するイオン特性型機能材料では、入力信号が電気で
あっても光であってもよい。それらが、演算の途中で
は、あるところでは電気信号となり、またあるところで
は光信号となり、複合型信号形態をとりつつ演算されて
行く。演算結果も電気信号と光信号の両方の内で望む方
の形態で出力出来る。而して、本発明のイオン特性型機
能材料は、前述した様に電気特性と光学特性とを利用し
た各種インテリジェント機能素子の基本材料として機能
する事ができる。Further, in the ionic characteristic type functional material having both the electrical property and the optical property, the input signal may be electrical or optical. In the middle of the calculation, they become electric signals at some places and optical signals at some places, and are calculated while taking a composite signal form. The calculation result can be output in a desired form in both the electric signal and the optical signal. Thus, the ionic characteristic type functional material of the present invention can function as a basic material of various intelligent functional elements utilizing the electric characteristic and the optical characteristic as described above.

【００４７】インテリジェント機能素子としては、例え
ば演算回路素子がある。この素子も、光演算素子、電子
演算素子、光・電子複合型演算素子の形態が取れる。こ
れらは、光演算と電子演算の長所を組み合わせ、更に、
光電変換素子と低抵抗化による高効率電界発光（ＥＬ）
素子である発光素子の組み合わせで行える。The intelligent function element is, for example, an arithmetic circuit element. This element can also take the form of an optical arithmetic element, an electronic arithmetic element, or an optical / electronic composite type arithmetic element. These combine the advantages of optical and electronic computing, and
High efficiency electroluminescence (EL) by photoelectric conversion element and low resistance
It can be performed by combining the light emitting elements which are elements.

【００４８】また、イオン種の違いにより、イオン特性
型機能材料の吸収波長域および酸化還元の電位が種々に
制御出来る。よって、入力エネルギーに対応して、イオ
ン種およびその種類と組み合わせを選択する事が出来
る。この事により、広範囲の光の波長域に対して、単一
の材料で感光性を与えることが出来る。例えば、太陽電
池として本発明のイオン特性型機能材料を用い、太陽の
地球上および宇宙空間での照射スペクトル特性に最適に
対応するように、イオン特性を基材中で制御してやれ
ば、太陽光エネルギーを地球上および宇宙空間で効率良
く電気エネルギーに変換出来る。また、熱処理により材
料中の欠陥を取り除くことが可能であるために、太陽光
エネルギーを、更に効率良く電気エネルギーに変換出来
る。Further, the absorption wavelength region and the oxidation-reduction potential of the ionic characteristic type functional material can be variously controlled by the difference in the ionic species. Therefore, it is possible to select an ion species and its type and combination according to the input energy. This makes it possible to impart photosensitivity to a wide range of light wavelengths with a single material. For example, if the ionic characteristic functional material of the present invention is used as a solar cell and the ionic characteristics are controlled in the base material so as to optimally correspond to the irradiation spectrum characteristics of the sun on the earth and in outer space, the solar energy Can be efficiently converted to electric energy on the earth and in outer space. Further, since it is possible to remove defects in the material by heat treatment, it is possible to more efficiently convert sunlight energy into electric energy.

【００４９】また、イオン種の面内分布関数を制御する
ことにより、イオン注入された材料のフォトリフラクテ
ィブ（光複屈折率）特性をもイオン種の面内分布関数で
制御できる。その結果、光複屈折率特性を利用した画像
記録を疑似３次元的画像として記録・再生できる。２次
元面情報のみならず立体像の記録・再生も可能となる。
この様な技術は３次元画像情報の記録・処理・演算素子
の基本技術となる。Further, by controlling the in-plane distribution function of the ionic species, the photorefractive (optical birefringence) characteristic of the ion-implanted material can also be controlled by the in-plane distribution function of the ionic species. As a result, image recording utilizing the optical birefringence characteristic can be recorded / reproduced as a pseudo three-dimensional image. It is possible to record and reproduce not only two-dimensional surface information but also stereoscopic images.
Such a technique is a basic technique for recording, processing, and computing elements of three-dimensional image information.

【００５０】また、光複屈折率特性を注入するイオンの
種類により感度波長域を制御すれば、赤（ＲＥＤ）、青
（ＢＬＵＥ）、緑（ＧＲＥＥＮ）の３原色でフォトリフ
ラクティブ（光複屈折率）画像記録が行える。即ち、カ
ラー画像の記録・再生が可能になる。Further, if the sensitivity wavelength range is controlled by the type of ions for which the optical birefringence characteristic is injected, the photorefractive (optical birefringence index) can be obtained with the three primary colors of red (RED), blue (BLUE) and green (GREEN). ) Image recording is possible. That is, it is possible to record / reproduce a color image.

【００５１】また、イオン種の違いにより、Ｐ型とＮ型
の半導体が作製できる。例えば、Ｌｉの次にＢｅイオン
を注入し、ＬｉとＢｅとの間で電子移動を起こし、Ｂｅ
を２価のイオンとしこれをエレクトロンアクセプターに
し、Ｌｉイオンをエレクトロンドナーとすることによ
り、基材中にＰ−型，Ｎ−型の領域を空間的に任意に制
御できる。これは、新しい半導体素子の誕生をもたら
す。例えば、ダイオード、レーザダイオード、トランジ
スター、太陽電池（Ｐ−Ｎ型、ショットキー型）等であ
る。また、それらの特性、特に空間電荷空乏層の特性制
御が容易にできるため、本発明によるダイオード、トラ
ンジスター、太陽電池等の性能も任意に制御できる。Further, P-type and N-type semiconductors can be manufactured depending on the difference in ion species. For example, Be ions are implanted next to Li to cause electron transfer between Li and Be,
Is used as an electron acceptor and Li ions are used as an electron donor, whereby the P-type and N-type regions in the substrate can be arbitrarily and spatially controlled. This leads to the birth of new semiconductor devices. For example, it is a diode, a laser diode, a transistor, a solar cell (PN type, Schottky type), or the like. Further, since the characteristics thereof, particularly the characteristics of the space charge depletion layer, can be easily controlled, the performances of the diode, the transistor, the solar cell and the like according to the present invention can be arbitrarily controlled.

【００５２】さらに、圧電性、焦電性、非線形光学特
性、光電変換特性をもちいれば、エネルギー変換素子、
圧電素子、焦電素子等の各種素子および各種センサーに
なるとともに、それらが、異方性を示す極めて優れた素
子になる。例えば、本発明の材料では、どこの点で入力
信号を受けたかをも判別できる。従来のセンサーでは、
センサーのどの位置に信号が入力されたかは判別不可能
である。本発明のセンサーでは、感度が材料内で任意の
関数で制御されているため、どこの位置に入力信号があ
ったかが分かる。また、光学特性の異方性効果によりレ
ーザ光を効率よく発振することができ、固体で小型化で
き、優れたレーザ発振素子としても機能する。Further, if piezoelectricity, pyroelectricity, non-linear optical characteristics and photoelectric conversion characteristics are used, an energy conversion element,
In addition to various elements such as piezoelectric elements and pyroelectric elements and various sensors, they become extremely excellent elements exhibiting anisotropy. For example, with the material of the present invention, it is possible to determine at which point the input signal is received. With conventional sensors,
It is impossible to determine which position of the sensor the signal is input to. In the sensor of the present invention, since the sensitivity is controlled in the material by an arbitrary function, it is possible to know where the input signal is. In addition, laser light can be efficiently oscillated due to the anisotropic effect of optical characteristics, and it can be miniaturized in a solid state, and it also functions as an excellent laser oscillator.

【００５３】また、放射線が照射されると、照射された
部分のエネルギー変換効率が変化するようにでき、例え
ば遠く離れた所からでも放射線を検出することができ
る。放射線漏れ等の検知器等、その保守安全に用いるこ
とができる。When the radiation is irradiated, the energy conversion efficiency of the irradiated portion can be changed, and the radiation can be detected even from a distant place. It can be used for maintenance and safety of detectors such as radiation leaks.

【００５４】イオン特性型機能材料の製造方法、基材に
イオンを注入する方法としては、イオンを照射する乾式
法、イオンを含む塩化合物の溶液を含浸させる湿式法が
挙げられる。イオンの注入パターンを、面内および断面
内で線形関数的、非線形関数的、ステップ関数的にも任
意に制御するのは、乾式イオン注入の場合には、注入エ
ネルギーを制御することにより行われる。また、湿式イ
オン注入の場合には、イオンを溶解している溶液のイオ
ン密度を変えるとともに、種々のイオン密度の溶液ごと
に逐次注入することにより行う。乾式法の場合には、基
材に注入されるイオンの種類、数、及びイオン密度等を
容易に制御できる。イオンの注入パターン等を関数的に
も任意にかつ容易に制御できる。また、湿式法による場
合は、高性能な設備、装置を要せず、簡単な装置で簡便
に製造できる。Examples of the method for producing the ionic characteristic type functional material and the method for injecting the ions into the substrate include a dry method of irradiating the ions and a wet method of impregnating a salt compound solution containing the ions. In the case of dry ion implantation, the ion implantation pattern is arbitrarily controlled linearly, non-linearly, and stepwise in the plane and in the cross section by controlling the implantation energy. Further, in the case of wet ion implantation, the ion density of the solution in which the ions are dissolved is changed, and the ion implantation is sequentially performed for each solution having various ion densities. In the case of the dry method, it is possible to easily control the type and number of ions to be injected into the substrate, the ion density and the like. The ion implantation pattern and the like can be functionally and easily controlled arbitrarily. In addition, the wet method does not require high-performance equipment and devices, and can be easily manufactured with a simple device.

【００５５】イオンが注入される基材としては、例えば
炭素を主鎖に持ち、かつその主鎖が共役結合を有する有
機材料，炭素を主鎖に持ち、かつその側鎖にパイ電子が
共役した置換基を有する有機材料，炭素を主鎖に持ち、
かつその側鎖にパイ電子が共役した置換基を有し、かつ
その側鎖がメソゲンである有機材料，シリコンを主鎖に
持ち、かつその主鎖が共役結合を有する有機材料，シリ
コンを主鎖に持ち、かつその側鎖にパイ電子が共役した
置換基を有する有機材料，シリコンを主鎖に持ち、か
つ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有しかつそ
の側鎖がメソゲンである有機材料，メソゲンを主鎖に持
つ有機材料、並びに硫黄と窒素とをを主鎖に持ち、かつ
その主鎖が共役結合を有する無機および有機材料，硫黄
と窒素とを主鎖に持ち、かつその側鎖にパイ電子が共役
した置換基を有する無機および有機材料，硫黄と窒素と
を主鎖に持ち、かつその側鎖にパイ電子が共役した置換
基を有し、かつその側鎖がメソゲンである無機および有
機材料 等が用いられ、優れた機能材料としての特性を
発揮する。As the base material into which the ions are injected, for example, an organic material having carbon in the main chain and having a conjugated bond in the main chain, carbon having in the main chain, and pi electrons conjugated to the side chain thereof Organic materials with substituents, having carbon in the main chain,
And an organic material having a substituent in which a pi-electron is conjugated in its side chain and having a mesogen in its side chain, an organic material having silicon in its main chain and having a conjugated bond in its main chain, and silicon being the main chain An organic material having a substituent having a pi-electron conjugated to its side chain, silicon having a main chain having a substituent having a pi-electron conjugated to its side chain, and having a mesogenic side chain. An organic material, an organic material having a mesogen in the main chain, and an inorganic and organic material having sulfur and nitrogen in the main chain and having a conjugated bond in the main chain, having sulfur and nitrogen in the main chain, and Inorganic and organic materials having a pi-electron conjugated substituent on its side chain, sulfur and nitrogen in the main chain, and pi-electron conjugated substituents on its side chain, and the side chain is a mesogen. Inorganic and organic materials such as , Exhibits excellent properties as a functional material.

【００５６】基材として有機材料を用いた場合は、無機
材料と異なり、機能材料の形状加工特性を向上できる。
また、メソゲンを含む材料を用いると、容易に、顕著に
機能の異方性が出現する。When an organic material is used as the base material, unlike the inorganic material, the shape processing characteristics of the functional material can be improved.
In addition, when a material containing mesogen is used, a remarkable anisotropy of the function appears easily.

【００５７】また、イオン注入後の基材（イオン特性型
機能材料）を透明な材料、例えばポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭ
ＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等で被覆することによ
り、耐光性を向上でき、長寿命化できる。The base material (ion characteristic type functional material) after the ion implantation is made of a transparent material such as polyethylene terephthalate (PET) or polymethylmethacrylate (PM).
By coating with (MA), polypropylene (PP) or the like, the light resistance can be improved and the life can be extended.

【００５８】さらに、透明かつ導電性を有する材料、例
えばＩＴＯ、金を薄く蒸着したＰＥＴフィルム等で被覆
することにより、耐光性が向上、長寿命化できるととも
に、電気を取り出せ、外部電場を印加できる。Further, by covering with a transparent and conductive material such as ITO or a PET film on which gold is thinly deposited, the light resistance can be improved and the life can be extended, and electricity can be taken out and an external electric field can be applied. .

【００５９】なお、上述した特性は、イオン注入後の基
材を例えばガラス転移点以上で熱処理を施すことによ
り、構造欠陥が取り除かれ、それぞれの性能が向上す
る。With respect to the above-mentioned characteristics, when the base material after ion implantation is subjected to heat treatment at, for example, the glass transition point or higher, structural defects are removed and the respective performances are improved.

【００６０】また、本発明のイオン特性型機能材料を適
用した種々の機能性素子は、加工性が容易で、優れた特
性を発揮するとともに、その製造も容易で、安価に製作
できる。Further, various functional elements to which the ionic characteristic functional material of the present invention is applied are easy to process, exhibit excellent characteristics, and are easy to manufacture and can be manufactured at low cost.

【００６１】以下に、実施例を挙げて具体的に説明す
る。 実施例１．基材として、炭素を主鎖に持ち、かつ、その
側鎖にパイ電子が共役した置換基を有する有機材料であ
るポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚと略記する）を用
いた。これにリチウム（Ｌｉ）イオンを通常の乾式のイ
オン注入法で注入した。イオン注入に際しては、基材を
一軸方向に走査させながら、同時にイオン注入電圧を１
００ＫｅＶから１０ＭｅＶにまで２次関数的に連続的に
変化させた。その結果、得られたイオン特性型機能材料
の断面内でのＬｉイオンの密度は、２次関数的に連続的
に変化した。図２の模式斜視図に得られたイオン特性型
機能材料１を示す。４は注入イオン層、Ｌｉイオンが注
入された部分である。Specific examples will be described below. Example 1. As the base material, polyvinyl carbazole (abbreviated as PVCz), which is an organic material having carbon in the main chain and having a substituent in which a pi electron is conjugated to the side chain, was used. Lithium (Li) ions were implanted into this by a normal dry ion implantation method. During ion implantation, the substrate is scanned in a uniaxial direction while the ion implantation voltage is set to 1 at the same time.
It was continuously changed in a quadratic function from 00 KeV to 10 MeV. As a result, the density of Li ions in the cross section of the obtained ionic characteristic type functional material changed continuously in a quadratic function. The ionic characteristic functional material 1 obtained is shown in the schematic perspective view of FIG. Reference numeral 4 denotes an implanted ion layer and a portion where Li ions are implanted.

【００６２】この得られた機能材料１に、光をスリット
で絞り込んで１次元の入力光として照射し、得られる光
電流を測定したところ、図３の特性図に示されるように
光電流値も２次関数的に連続的に変化した。５は光電流
値を示す特性曲線である。The obtained functional material 1 was irradiated with light as a one-dimensional input light after squeezing light with a slit, and the obtained photocurrent was measured. As shown in the characteristic diagram of FIG. It changed continuously as a quadratic function. Reference numeral 5 is a characteristic curve showing a photocurrent value.

【００６３】次に、２次元画像を記録したネガフィルム
を通過させた光を上記機能材料に直接全面照射した。そ
の結果、フォトリフラクティブ（光複屈折率）効果によ
り２次元像が記録・再生された。しかし、その再生画像
の鮮明度、Ｓ／Ｎ比は面内で一様でなく、イオン注入電
圧の高い所に当たる所で、再生画像の鮮明度と、Ｓ／Ｎ
比が高くなった。このことは、電荷発生の効率および電
荷移動度がイオン注入により制御されたことを反映して
いる。また、光電流値と２次元画像の画像濃度を制御出
来たことにより、この機能材料は光演算素子用の基本構
成材料になる事を実証した。Next, the functional material was directly irradiated with light passing through a negative film on which a two-dimensional image was recorded. As a result, a two-dimensional image was recorded / reproduced by the photorefractive (optical birefringence) effect. However, the sharpness and S / N ratio of the reproduced image are not uniform in the plane, and the sharpness of the reproduced image and the S / N ratio are high at the place where the ion implantation voltage is high.
The ratio has increased. This reflects that the efficiency of charge generation and charge mobility were controlled by ion implantation. In addition, since the photocurrent value and the image density of the two-dimensional image could be controlled, it was proved that this functional material would be a basic constituent material for the optical operation element.

【００６４】また、キャリアーモビィリティーはアモル
ファスポリマーの平均値である１０ー8cm2／Ｖsから約２
桁から５桁向上した。ちなみに、一般のＰＶＣｚキャリ
アーモビィリティーのμは１０ー6〜１０ー7cm2／Ｖ・sec
である。また、蛍光の量子収率も面内で非線形的に制御
された。図４の特性図にこの実施例１の蛍光の量子収率
特性を示す。６は蛍光の量子収率値を示す特性曲線であ
る。これは、光−光変換による光演算に本機能材料が使
用できる事を示している。Further, the carrier mobility is about 2 from the average value of amorphous polymer of 10 −8 cm 2 / Vs.
It is 5 digits higher than the digit. By the way, the μ general of PVCz carrier Mobyi Rithy 10 over 6-10 over 7 cm 2 / V · sec
Is. In addition, the quantum yield of fluorescence was also controlled non-linearly in the plane. The quantum yield characteristic of the fluorescence of this Example 1 is shown in the characteristic diagram of FIG. 6 is a characteristic curve showing the quantum yield value of fluorescence. This indicates that this functional material can be used for optical calculation by light-light conversion.

【００６５】実施例２．基材として、ポリビニルカルバ
ゾール（ＰＶＣｚ）を用いた。これにリチウム（Ｌｉ）
イオンを乾式のイオン注入法で、そのイオン密度がステ
ップ関数的に分布するように注入した。イオン注入に際
しては、基材を二軸方向にスキャンを階段状に行い、ス
キャンの階段状のステップ位置でのイオン注入電圧及び
保持時間の少なくともいずれかを変えることにより、面
内でのイオン密度を任意に制御できる。この場合はイオ
ン注入電圧を１ＭｅＶに固定し、保持時間を変えて行っ
た。その結果、得られた材料のＸ軸及びＹ軸の両断面内
でのＬｉイオンの密度は、図５のイオン注入特性を示す
特性図に示すようにステップ関数的に不連続的に変化し
た。７の特性線は注入イオン密度を示す。Example 2. Polyvinylcarbazole (PVCz) was used as the substrate. Lithium (Li)
Ions were implanted by a dry ion implantation method so that the ion density was distributed in a step function. At the time of ion implantation, the substrate is biaxially scanned in a stepwise manner, and at least one of the ion implantation voltage and the holding time at the stepwise steps of the scan is changed to determine the in-plane ion density. It can be controlled arbitrarily. In this case, the ion implantation voltage was fixed at 1 MeV and the holding time was changed. As a result, the density of Li ions in both the X-axis and Y-axis cross sections of the obtained material changed stepwise and discontinuously as shown in the characteristic diagram of FIG. 5 showing the ion implantation characteristics. The characteristic line of 7 shows the implanted ion density.

【００６６】この様にして得られた機能材料に、光をピ
ンホールで絞り込んで０次元の入力光として照射し、得
られる光電流を測定したところ、図６の特性図に示され
るように、光電流値は測定点（Ｘn，Ｙm）で不連続的に
変化した。８の特性線は光電流値を示す。ただし、その
パターンは上記のイオン注入条件を忠実に反映してい
た。The functional material thus obtained was squeezed with a pinhole to illuminate it as 0-dimensional input light, and the resulting photocurrent was measured. As shown in the characteristic diagram of FIG. The photocurrent value changed discontinuously at the measurement point (Xn, Ym). The characteristic line 8 indicates the photocurrent value. However, the pattern faithfully reflected the above ion implantation conditions.

【００６７】次に、２次元画像を記録したネガフィルム
を通過させた光をこの機能材料に直接全面照射した。そ
の結果、フォトリフラクティブ効果により２次元像が記
録・再生された。そして、再生された画像は、イオン注
入条件を反映して像の位置の違いにより像の“浮き出
し”と“浮き沈み”が発生し、あたかも３次元立体像が
記録・再生された。これは、この機能材料が将来の立体
映像の伝送等の高度光技術に適用可能なことを示してい
る。Next, the functional material was directly irradiated with light passing through a negative film on which a two-dimensional image was recorded. As a result, a two-dimensional image was recorded / reproduced by the photorefractive effect. Then, in the reproduced image, "impression" and "ups and downs" of the image occurred due to the difference in the position of the image reflecting the ion implantation conditions, and it was as if the three-dimensional stereoscopic image was recorded and reproduced. This indicates that this functional material can be applied to advanced optical technology such as transmission of stereoscopic images in the future.

【００６８】また、キャリアーモビィリティーはアモル
ファスポリマーの平均値である１０ー8cm2／Ｖ・secから
約２桁から５桁向上した。また、蛍光の量子収率も面内
でイオン注入のパターンを反映した形で非線形的に制御
された。これは、光−光変換による光演算にこの材料が
使用できる事を示している。Further, the carrier mobility was improved by about 2 to 5 digits from the average value of 10 −8 cm 2 / V · sec of the amorphous polymer. In addition, the quantum yield of fluorescence was also controlled non-linearly in the plane, reflecting the pattern of ion implantation. This indicates that this material can be used for light calculation by light-light conversion.

【００６９】また、イオンによる内部電位勾配がイオン
注入条件を忠実に反映するため、電子移動度をも、その
内部電位勾配特性を忠実に反映した関数で制御できた。
このことは、電子演算回路が材料自身の中に形成された
ことを示している。Further, since the internal potential gradient due to the ions faithfully reflects the ion implantation conditions, the electron mobility can also be controlled by a function that faithfully reflects the internal potential gradient characteristics.
This indicates that the electronic arithmetic circuit was formed in the material itself.

【００７０】実施例３．基材として、ポリビニルカルバ
ゾール（ＰＶＣｚ）を用いた。これにリチウム（Ｌｉ）
イオンとＬｉの次にベリリウム（Ｂｅ）イオンを注入
し、ＬｉとＢｅとの間で電子移動を起こし、Ｂｅを２価
のイオンとしこれをエレクトロンアクセプターに、Ｌｉ
をエレクトロンドナーにする。イオン注入に際しては、
基材を一軸方向に一定速度で走査させた。Ｌｉイオンの
イオン注入は、イオン注入電圧を１００ＫｅＶで行っ
た。Ｂｅイオンのイオン注入は１００ｋｅＶから１０Ｍ
ｅＶにまで１次関数的に連続的に変化させた。Example 3. Polyvinylcarbazole (PVCz) was used as the substrate. Lithium (Li)
Beryllium (Be) ions are injected next to the ions and Li, causing electron transfer between Li and Be, and making Be a divalent ion, which is used as an electron acceptor and Li.
To be an electron donor. When ion implantation,
The substrate was scanned uniaxially at a constant speed. Ion implantation of Li ions was performed at an ion implantation voltage of 100 KeV. Be ion implantation is 100 keV to 10M
It was continuously changed linearly to eV.

【００７１】その結果、得られた材料の断面内でのＬｉ
イオンの密度は、指数関数的に制御された。一方、Ｂｅ
イオンの密度は基材の走査を行ったＹ軸断面内では、走
査方向に向かってその密度が増大して行き、Ｙ軸の０点
付近はＬｉイオンのみであるが、徐々にＢｅイオンとＬ
ｉイオンが混在して行き、最終的にはＢｅイオンのみと
なった。電気陰性度は、Ｌｉでは１．０、Ｂｅでは１．
５である。よって、この２つのイオン種が共存するとき
には、Ｂｅの方が電子を引き付け易い、よって、Ｂｅイ
オンが存在する領域ではｐ型半導体特性を示し、Ｌｉイ
オンが存在する領域ではｎ型半導体特性を示す。このこ
とは、この実施例の機能材料ではＰ−Ｎ接合が形成され
る事が予測される。その測定を行ったところ、Ｐ−Ｎ接
合を現す整流特性が認められた。このことは、本技術を
用いれば、Ｐ−Ｎ太陽電池のみならず、Ｐ−Ｎ−Ｐ等の
トランジスター、シュットキー型の太陽電池の作製も容
易に行えることを示している。また、レーザダイオード
の作製も可能である。As a result, Li in the cross section of the obtained material was
The density of ions was controlled exponentially. On the other hand, Be
The ion density increases in the scanning direction in the Y-axis cross section where the substrate is scanned, and only Li ions are present near the 0-point on the Y-axis, but gradually increase with Be ions and L ions.
i ions coexisted, and finally, only Be ions were obtained. The electronegativity is 1.0 for Li and 1. for Be.
It is 5. Therefore, when these two ion species coexist, Be is more likely to attract an electron, and thus exhibits p-type semiconductor characteristics in a region where Be ions are present and n-type semiconductor characteristics in a region where Li ions are present. . This means that a P-N junction is formed in the functional material of this example. When the measurement was performed, the rectification characteristic showing a PN junction was recognized. This indicates that the use of the present technology makes it possible to easily manufacture not only P-N solar cells but also transistors such as PNP and Schottky type solar cells. Also, a laser diode can be manufactured.

【００７２】この機能材料に、光をスリットで絞り込ん
で１次元の入力光として照射し、得られる光電流を測定
したところ、図７の特性図に示されるように光電流値も
整流特性を示した。９は電流の特性曲線を表す。Light was squeezed into this functional material by a slit to irradiate it as one-dimensional input light, and the obtained photocurrent was measured. As shown in the characteristic diagram of FIG. 7, the photocurrent value also shows rectification characteristics. It was Reference numeral 9 represents a current characteristic curve.

【００７３】次に、２次元画像を記録したネガフィルム
を通過させた光を上記機能材料に直接全面照射した。そ
の結果、光電効果により材料面からの発生電流が面内で
整流特性を示す形で得られた。このことより、面情報の
演算を行える光演算素子用の基本構成材料になる事を実
証した。Next, the functional material was directly irradiated with light passing through a negative film on which a two-dimensional image was recorded. As a result, the current generated from the material surface due to the photoelectric effect was obtained in the form of showing in-plane rectification characteristics. From this, it was proved that it can be used as a basic constituent material for an optical calculation element capable of calculating surface information.

【００７４】また、キャリアーモビィリティーはアモル
ファスポリマーの平均値である１０ー8cm2／Ｖ・secから
約２桁から５桁向上した。また、蛍光の量子収率も面内
で非線形的に制御された。これは、光−光変換による光
演算に本材料が使用できる事を示している。Further, the carrier mobility was improved by about 2 to 5 digits from the average value of 10 −8 cm 2 / V · sec of the amorphous polymer. In addition, the quantum yield of fluorescence was also controlled non-linearly in the plane. This indicates that the present material can be used for light calculation by light-light conversion.

【００７５】実施例４．基材として、ポリビニルカルバ
ゾール（ＰＶＣｚ）を用いる。これにリチウム（Ｌｉ）
イオンを湿式のイオンドーピング法で注入した。Ｌｉイ
オン溶液としてリチウムパークロレート（ＬｉＣｌ
Ｏ4）の （テトラヒドロフラン）ＴＨＦ溶液を用いた。
Ｌｉイオン密度が １０19／cm3になるように、基材を当
該溶液中に浸した。Example 4. Polyvinylcarbazole (PVCz) is used as the base material. Lithium (Li)
Ions were implanted by a wet ion doping method. Lithium perchlorate (LiCl
A (tetrahydrofuran) THF solution of O 4 ) was used.
The substrate was immersed in the solution so that the Li ion density was 10 19 / cm 3 .

【００７６】得られたこの実施例の電導度を測定したと
ころ、抵抗値は１０ー6Ω・cmとなり、かなり電導性を向
上させることが出来た。これは、固体電解質として利用
できることを示している。この実施例の機能材料中にＧ
ａＡｓの半導体光電極を挿入し、半湿式太陽電池として
の特性を調べたところ、光電流が観測された。また、キ
ャリアーモビィリティーも１０ー2ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃと
通常より４桁から５桁向上した。When the electric conductivity of the obtained example was measured, the resistance value was 10 −6 Ω · cm, and the electric conductivity could be improved considerably. This indicates that it can be used as a solid electrolyte. G in the functional material of this example
When a semiconductor photoelectrode of aAs was inserted and characteristics of the semi-wet solar cell were examined, a photocurrent was observed. Moreover, it improved 5 orders of four digits from the carrier Mobyi Rithy also 10-2 2 cm 2 / V · sec and usually.

【００７７】実施例５．基材として、炭素を主鎖に持
ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有す
る有機材料であるポリビニルピラゾリン（ＰＶＰｙｒと
略記する）を用いた。これにナトリウム（Ｎａ）イオン
を乾式のイオン注入法で注入した。Ｎａイオンの密度を
１０20／cm3となるようにイオン注入条件を設定した。Example 5. As the base material, polyvinylpyrazoline (abbreviated as PVPyr), which is an organic material having carbon in the main chain and having a substituent having pi-electrons conjugated to its side chain, was used. Sodium (Na) ions were injected into this by a dry ion injection method. Ion implantation conditions were set so that the density of Na ions was 10 20 / cm 3 .

【００７８】得られた機能材料の光電流特性を調べたと
ころ、光電流値は通常の値より１桁向上した。また、キ
ャリアーモビリティーμも１０ー5〜１０ー6cm2／Ｖ・sec
となり、極めて高性能な電子写真のキャリアー移動層材
料となった。この様に、この実施例は静電記録特性の向
上をもたらす基本材料を提供する。When the photocurrent characteristics of the obtained functional material were examined, the photocurrent value was improved by one digit compared with the usual value. In addition, the carrier mobility μ also 10 over 5 -10 over 6 cm 2 / V · sec
It became an extremely high performance electrophotographic carrier moving layer material. Thus, this example provides a base material that provides improved electrostatographic properties.

【００７９】実施例６．基材として、シリコンを主鎖に
持ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有
する有機材料であるカルバジルポリシラン（ＣｚＰ−Ｓ
ｉ）を用いた。これにカリウム（Ｋ）イオンを乾式のイ
オン注入法で注入した。Ｋイオン密度が１０20／cm3 に
なるように、イオン注入条件を設定した。この材料の電
気抵抗を測定したところ、１０ー7Ω・cmと極めて低くな
り、電気電導率が著しく向上した。これは、新規な有機
導電材料を提供する。Example 6. Carbazyl polysilane (CzP-S), which is an organic material having silicon as a main chain and a substituent having a pi electron conjugated to its side chain as a base material
i) was used. Potassium (K) ions were implanted into this by a dry ion implantation method. Ion implantation conditions were set so that the K ion density was 10 20 / cm 3 . When the electric resistance of this material was measured, it was extremely low at 10 −7 Ω · cm, and the electric conductivity was remarkably improved. This provides a new organic conductive material.

【００８０】実施例７．基材として、炭素を主鎖に持
ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有し
かつその側鎖がメソゲンである有機材料の、液晶性ポリ
マー（ポリメチルパラシアノビフェニルドデシルカルボ
レートメタアクリレート）を用いた。これにリチウム
（Ｌｉ）イオンを乾式法のイオン注入法で注入した。Ｌ
ｉイオン密度が １０20／cm3となるようにイオン注入条
件を設定した。Example 7. As a base material, a liquid crystalline polymer (polymethylparacyanobiphenyldodecylcarbohydrate) of an organic material having carbon in the main chain and having a pi-electron conjugated substituent in its side chain and having a mesogen in its side chain Rate methacrylate) was used. Lithium (Li) ions were implanted into this by a dry ion implantation method. L
The ion implantation conditions were set so that the i ion density was 10 20 / cm 3 .

【００８１】この実施例の電気抵抗を調べたところ、Ｘ
軸方向は１０10Ω・cmとなったが、Ｙ軸方向では１０ー7
Ω・cmと極めて低くなり、Ｙ軸方向に電導度の異方性が
認められた。また、光屈折率についても異方性が認めら
れ、Δｎが＋１．０となった。この機能材料では、力学
強度にも優れていた。また耐熱性もガラス転移点が３０
０℃以上にまでなった。これらの優れた諸特性は全て液
晶性ポリマーを用いることによると考えられる。When the electric resistance of this example was examined, X
Axial became a 10 10 Ω · cm, 10 over the Y-axis direction 7
It became extremely low as Ω · cm, and anisotropy of conductivity was recognized in the Y-axis direction. Also, anisotropy was observed in the optical refractive index, and Δn was +1.0. This functional material was also excellent in mechanical strength. Also, the heat resistance has a glass transition point of 30.
It reached over 0 ° C. It is considered that all of these excellent properties are due to the use of the liquid crystalline polymer.

【００８２】さらに、この実施例の機能材料の中にロー
ダミン６Ｇ色素を入れて、その両端にハーフミラーと全
反射ミラーを取付け、さらに冷却を行いつつＡｒレーザ
で励起したところ５９０ｎｍ付近のレーザ光が効率よく
発振された。これも液晶性ポリマーを用いることによ
り、光学特性の異方性が効果を発揮したことによる。固
体で小型化が可能なレーザ光発振素子として使用できる
ことを示している。Further, rhodamine 6G dye was put in the functional material of this example, and a half mirror and a total reflection mirror were attached to both ends of the functional material, and when excited by an Ar laser while cooling, a laser beam near 590 nm was obtained. It was oscillated efficiently. This is also because the anisotropy of optical properties was effective by using the liquid crystalline polymer. It shows that it can be used as a solid-state laser device that can be miniaturized.

【００８３】実施例８．基材として、炭素を主鎖に持
ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有す
る有機材料であるポリビニルコロネン（ＰＶＣ）を用い
た。これにアルミニウム（Ａｌ）、バリウム（Ｂａ）、
カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）クロム（Ｃ
ｒ）、セシウム（Ｃｓ）、カリウム（Ｋ）、ランタン
（Ｌａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）およ
びサマリウム（Ｓｍ）の各種イオンを乾式法によりイオ
ン注入した。Example 8. As the base material, polyvinyl coronene (PVC), which is an organic material having carbon in the main chain and having a substituent in which a pi electron is conjugated to the side chain, was used. Aluminum (Al), barium (Ba),
Calcium (Ca), Cerium (Ce) Chromium (C
Various ions of r), cesium (Cs), potassium (K), lanthanum (La), lithium (Li), sodium (Na) and samarium (Sm) were ion-implanted by a dry method.

【００８４】この実施例の機能材料ではＰ−Ｎ接合が形
成される事が予測される。その測定を行ったところ、Ｐ
−Ｎ接合を現す整流特性が認められた。このことは、本
技術を用いれば、Ｐ−Ｎ太陽電池のみならず、Ｐ−Ｎ−
Ｐ等のトランジスター、シュットキー型の太陽電池の作
製も行える。また、レーザダイオードの作製も可能であ
る。It is expected that a P-N junction will be formed in the functional material of this example. When the measurement was performed, P
A rectifying characteristic showing -N junction was recognized. This means that not only PN solar cells but also PN-
A transistor such as P and a Schottky type solar cell can be manufactured. Also, a laser diode can be manufactured.

【００８５】また、この機能材料に、ＡＭ１の疑似太陽
光を照射したところ効率良く電流が得られた。また、各
波長ごとに光電変換特性を調べたところ、３００ｎｍ〜
８００ｎｍの広範囲に亘る各波長で光電変換が達成され
た。これは、多種類のイオンを用いたことによる。この
ことにより、太陽光の全波長が利用可能となり、３０％
以上のエネルギー変換が可能となる。さらに、この材料
を熱処理したところ、エネルギー変換効率が約１０％向
上した。これは熱処理により構造欠陥がなくなったため
である。この様に、この実施例では高性能な太陽電池が
得られた。Further, when this functional material was irradiated with pseudo sunlight of AM1, an electric current was efficiently obtained. In addition, when the photoelectric conversion characteristics were examined for each wavelength,
Photoelectric conversion was achieved at each wavelength over a wide range of 800 nm. This is because many kinds of ions were used. With this, all wavelengths of sunlight can be used, 30%
The above energy conversion is possible. Furthermore, when this material was heat-treated, the energy conversion efficiency was improved by about 10%. This is because the structural defects are eliminated by the heat treatment. Thus, in this example, a high performance solar cell was obtained.

【００８６】実施例９．基材として、ポリフッカビニリ
デン（ＰＦＶ）ポリマーを用いた。これにリチウム（Ｌ
ｉ）イオンを乾式法のイオン注入法で注入した。Ｌｉイ
オン密度が１０20／cm3 となるようにイオン注入条件を
設定した。この機能材料の圧電効果および焦電効果を調
べたところ、それぞれ通常のイオン注入されていない材
料（１．５ｎＡ／cm2）／（Ｗ／cm2）よりも１桁向上し
ていた。圧電効果や焦電効果では極性基の配向軸での偏
微分変化（テンソル変化）の変化率が向上しなければな
らない。この実施例に用いたＬｉイオンでは、そのイオ
ン半径が０．７オングストローム（Å）であるため、基
材本体の極性基の配向度を変える事なく、分極率のみを
大きくできるためである。この様に、この実施例では圧
電効果と焦電効果を高める事ができた。Example 9. As a base material, a poly-fucca vinylidene (PFV) polymer was used. Lithium (L
i) Ions were implanted by a dry ion implantation method. Ion implantation conditions were set so that the Li ion density was 10 20 / cm 3 . When the piezoelectric effect and the pyroelectric effect of this functional material were examined, they were improved by one digit compared with the usual non-ion-implanted material (1.5 nA / cm 2 ) / (W / cm 2 ). In the piezoelectric effect and the pyroelectric effect, the rate of change of partial differential change (tensor change) in the orientation axis of the polar group must be improved. This is because the Li ion used in this example has an ionic radius of 0.7 angstrom (Å), so that only the polarizability can be increased without changing the orientation degree of the polar group of the base material body. Thus, in this example, the piezoelectric effect and the pyroelectric effect could be enhanced.

【００８７】実施例１０．基材として、炭素を主鎖に持
ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有す
る有機材料であるビニルアントラセンポリマー（ＰＶＡ
ｎ）を用いた。これにリチウム（Ｌｉ）イオンを乾式法
のイオン注入法で注入した。Ｌｉイオン密度が １０20
／cm3となるようにイオン注入条件を設定した。得られ
たものの電気抵抗を調べたところ、１０ー7Ω・cmと極め
て低くできた。この材料に電流を注入し発光特性を調べ
たところ、発光寿命が２０時間以上確保された。この様
に、この実施例では電界発光効率と寿命とを高める事が
できた。Example 10. As a base material, vinyl anthracene polymer (PVA), which is an organic material having carbon in the main chain and a substituent having a pi electron conjugated to its side chain
n) was used. Lithium (Li) ions were implanted into this by a dry ion implantation method. Li ion density is 10 20
Ion implantation conditions were set so as to be / cm 3 . When the electric resistance of the obtained product was examined, it was found to be extremely low, 10 −7 Ω · cm. When a current was injected into this material and the light emission characteristics were examined, a light emission life of 20 hours or more was secured. Thus, in this example, the electroluminescence efficiency and the life could be improved.

【００８８】[0088]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果がある。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【００８９】基材にイオンを注入することにより、例え
ばイオンによる内部電位勾配により電子移動度を増すこ
とが出来、電気電導度が著しく向上できたり、イオン種
により感度波長を変えられる等、注入後の基材の電気特
性や光学特性を任意に変えることができるので、電気特
性、光学特性を利用した各種機能素子として適用できる
イオン特性型機能材料が得られる。By injecting ions into the substrate, for example, the electron mobility can be increased by the internal potential gradient due to the ions, the electric conductivity can be remarkably improved, and the sensitivity wavelength can be changed by the ion species. Since the electrical characteristics and optical characteristics of the base material can be arbitrarily changed, it is possible to obtain an ionic characteristic type functional material that can be applied as various functional elements utilizing the electrical characteristics and optical characteristics.

【００９０】また、注入するイオンの種類、数、及びイ
オン密度の少なくともいずれかを制御することにより、
上記機能材料の電気的及び光学的性質が基材に注入され
るイオンの種類、数、及びイオン密度等により変わるの
で、機能材料の電気的及び光学的性質を任意に制御でき
る。 例えば任意の値および特性値に制御された電気的
および光学的特性により、それらが一種の演算回路とな
り、注入後の基材（イオン特性型機能材料）は、電気的
および光学的作用において、インテリジェントな素材と
なり、それ自身で、電気的演算、光学的演算および電気
・光複合型演算が可能となる。By controlling at least one of the type and number of implanted ions and the ion density,
Since the electrical and optical properties of the functional material vary depending on the type, number, and ion density of ions injected into the base material, the electrical and optical properties of the functional material can be arbitrarily controlled. For example, the electrical and optical characteristics controlled to arbitrary values and characteristic values make them a kind of arithmetic circuit, and the substrate (ion characteristic type functional material) after injection is intelligent in electrical and optical action. It becomes a new material and is capable of electric calculation, optical calculation, and combined electric and optical calculation by itself.

【００９１】また、基材の面内次元及び断面内次元の少
なくとも一方において、注入イオン密度を、線形関数
的、非線形関数的、あるいはステップ関数的に変化する
ように上記イオンを分布させることにより、イオン注入
後の基材の電気的および光学的性質を、注入イオンに応
じて面内及び断面内で線形関数的、非線形関数的、ステ
ップ関数的に制御できる。By distributing the ions so that the implanted ion density changes linearly, nonlinearly, or stepwise in at least one of the in-plane dimension and the in-section dimension of the substrate, The electrical and optical properties of the substrate after ion implantation can be controlled linearly, non-linearly, or stepwise in the plane and in the cross section depending on the implanted ions.

【００９２】さらに、基材として有機材料を用いること
により、機能材料の形状加工特性を向上できる。Furthermore, by using an organic material as the base material, the shape processing characteristics of the functional material can be improved.

【００９３】基材としてメソゲンを含む材料を用いるこ
とにより、機能の異方性の出現が容易となる。The use of a material containing mesogen as the base material facilitates the appearance of functional anisotropy.

【００９４】そして、イオン注入後の基材を透明な材料
で被覆することにより、耐光性が向上し、寿命を向上で
きる。By coating the base material after ion implantation with a transparent material, the light resistance can be improved and the life can be improved.

【００９５】透明かつ導電性を有する材料で被覆するこ
とにより、耐光性が向上し、長寿命化できるとともに、
電気を取り出したり、外部電場を印加することができ
る。By coating with a transparent and electrically conductive material, the light resistance is improved and the life can be extended.
Electricity can be extracted or an external electric field can be applied.

【００９６】イオン特性型機能材料をイオンを照射する
乾式法で基材にイオンを注入して製造することにより、
基材に注入されるイオンの種類、数、及びイオン密度等
を容易に制御できる。イオンの注入パターン等を関数的
にも任意にかつ容易に制御できる。By producing an ion characteristic type functional material by injecting ions into a substrate by a dry method of irradiating with ions,
It is possible to easily control the type and number of ions to be injected into the base material, the ion density, and the like. The ion implantation pattern and the like can be functionally and easily controlled arbitrarily.

【００９７】また、イオンを含む塩化合物の溶液を含浸
させる湿式法により基材にイオンを注入して製造するこ
とにより、高性能な設備、装置を要せず、簡単な装置で
簡便に製造できる。Also, by injecting ions into the base material by a wet method of impregnating a solution of a salt compound containing ions, it is possible to simply manufacture with simple equipment without requiring high-performance equipment and equipment. .

【００９８】さらに、イオン注入後の基材に例えばガラ
ス転移点以上で熱処理を施すことにより、構造欠陥が取
り除かれ、それぞれの性能が向上する。Further, by subjecting the base material after the ion implantation to a heat treatment at, for example, the glass transition point or higher, structural defects are removed and each performance is improved.

【００９９】そして、上述のイオン特性型機能材料を、
光エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変
換素子、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するエネ
ルギー変換素子、電気エネルギーを光エネルギーまたは
熱エネルギーに変換するエネルギー変換素子として用い
ることにより、従来の素子より変換効率が上がり、特性
の向上したものが得られる。また、素子の加工性が良好
になるとともに簡便に製造できる。Then, the above-mentioned ionic characteristic type functional material is
When used as an energy conversion element for converting light energy into electric energy, an energy conversion element for converting heat energy into electric energy, or an energy conversion element for converting electric energy into light energy or heat energy, the conversion efficiency is higher than that of conventional elements. And improved characteristics can be obtained. Further, the workability of the device is improved and the device can be easily manufactured.

【０１００】放射線が照射された部分のエネルギー変換
効率が変化するようにしたので、放射線が検出できる。Since the energy conversion efficiency of the portion irradiated with the radiation is changed, the radiation can be detected.

【０１０１】また、上述のイオン特性型機能材料は、注
入イオン密度分布を関数的に制御し、光学特性、電気特
性を上記関数特性に従って制御されるようにしたので、
入力された電気的、光学的信号が上記関数特性に従がっ
て順次特性変化していき、その特性変化は入力信号を処
理したのと同等の経歴を有することとなり、インテリジ
ェントな演算素子として機能する。Further, in the above-mentioned ion characteristic type functional material, the implantation ion density distribution is functionally controlled, and the optical characteristics and the electrical characteristics are controlled in accordance with the above functional characteristics.
The input electrical and optical signals change their characteristics one by one according to the above function characteristics, and the characteristic change has the same history as that of processing the input signal, and functions as an intelligent arithmetic element. To do.

【０１０２】上述のイオン特性型機能材料においては、
光の複屈折率効果により、再生された画像がイオン注入
条件を反映して像の位置の違いにより像の“浮き出し”
と“浮き沈み”が発生し、３次元立体像が記録再生でき
る画像処理素子として用いることができる。In the above-mentioned ionic characteristic type functional material,
Due to the effect of light birefringence, the reproduced image reflects the ion implantation conditions and the image "embosses" due to the difference in image position.
And "ups and downs" occur, and can be used as an image processing element capable of recording and reproducing a three-dimensional stereoscopic image.

【０１０３】上述のイオン特性型機能材料の光学異方性
を利用してレーザを発振させることができ、固体で小型
化でき、有用で優れたレーザ発振素子が得られる。A laser can be oscillated by utilizing the optical anisotropy of the above-mentioned ionic characteristic type functional material, and it is possible to obtain a useful and excellent laser oscillating device which can be made compact as a solid.

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

【図１】本発明のイオン特性型機能材料の入力・出力特
性を示す模式説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing input / output characteristics of an ionic characteristic type functional material of the present invention.

【図２】本発明の実施例１のイオン特性型機能材料のイ
オン注入特性を示す模式斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the ion implantation characteristics of the ion characteristic functional material of Example 1 of the present invention.

【図３】本発明の実施例１のイオン特性型機能材料の光
電流特性を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing photocurrent characteristics of the ionic characteristic type functional material of Example 1 of the present invention.

【図４】本発明の実施例１のイオン特性型機能材料の蛍
光の量子収率特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a fluorescence quantum yield characteristic of the ionic characteristic type functional material of Example 1 of the present invention.

【図５】本発明の実施例２のイオン特性型機能材料のイ
オン注入特性を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing ion implantation characteristics of an ion characteristic type functional material of Example 2 of the present invention.

【図６】本発明の実施例２のイオン特性型機能材料の光
電流特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing photocurrent characteristics of the ionic characteristic type functional material of Example 2 of the present invention.

【図７】本発明の実施例３のイオン特性型機能材料の電
流整流特性を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing current rectification characteristics of the ionic characteristic type functional material of Example 3 of the present invention.

【図８】従来例の入力・出力特性を説明する模式説明図
である。FIG. 8 is a schematic explanatory diagram illustrating input / output characteristics of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 基材 ２ 入力信号 ３ 出力信号 ４ 注入イオン層 1 substrate 2 input signal 3 output signal 4 implanted ion layer

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─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成５年１２月２７日[Submission date] December 27, 1993

【手続補正１】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００１７[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００１７】そして、上述のイオン特性型機能材料を、
光のエネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー
変換素子、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するエ
ネルギー変換素子、電気エネルギーを光エネルギーまた
は熱エネルギーに変換するエネルギー変換素子として用
いる。Then, the above-mentioned ionic characteristic type functional material is
Energy conversion element that converts light energy into electrical energy, the energy conversion element for converting thermal energy into electrical energy, used as the energy conversion devices that convert electric energy into light energy or thermal energy.

【手続補正２】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００６４[Correction target item name] 0064

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００６４】また、キャリアーモビィリティーはアモル
ファスポリマーの平均値である１０ -8cm2／Ｖsから約２
桁から５桁向上した。ちなみに、一般のＰＶＣｚキャリ
アーモビィリティーのμは１０ -6〜１０ -7cm2／Ｖ・sec
である。また、蛍光の量子収率も面内で非線形的に制御
された。図４の特性図にこの実施例１の蛍光の量子収率
特性を示す。６は蛍光の量子収率値を示す特性曲線であ
る。これは、光−光変換による光演算に本機能材料が使
用できる事を示している。[0064] Further, carrier Mobyi Rithy is the average value of the amorphous polymer 10 - 8 cm 2 / Vs to about 2
It is 5 digits higher than the digit. By the way, the μ general of PVCz carrier Mobyi Rithy 10 - 6 ~10 - 7 cm 2 / V · sec
Is. In addition, the quantum yield of fluorescence was also controlled non-linearly in the plane. The quantum yield characteristic of the fluorescence of this Example 1 is shown in the characteristic diagram of FIG. 6 is a characteristic curve showing the quantum yield value of fluorescence. This indicates that this functional material can be used for optical calculation by light-light conversion.

【手続補正３】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００６８[Correction target item name] 0068

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００６８】また、キャリアーモビィリティーはアモル
ファスポリマーの平均値である１０ -8cm2／Ｖ・secから
約２桁から５桁向上した。また、蛍光の量子収率も面内
でイオン注入のパターンを反映した形で非線形的に制御
された。これは、光−光変換による光演算にこの材料が
使用できる事を示している。[0068] Further, carrier Mobyi Rithy 10 is the average value of the amorphous polymer - was improved 5 orders of about 2 orders of 8 cm 2 / V · sec. In addition, the quantum yield of fluorescence was also controlled non-linearly in the plane, reflecting the pattern of ion implantation. This indicates that this material can be used for light calculation by light-light conversion.

【手続補正４】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００７４[Correction target item name] 0074

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００７４】また、キャリアーモビィリティーはアモル
ファスポリマーの平均値である１０ -8cm2／Ｖ・secから
約２桁から５桁向上した。また、蛍光の量子収率も面内
で非線形的に制御された。これは、光−光変換による光
演算に本材料が使用できる事を示している。[0074] Further, carrier Mobyi Rithy 10 is the average value of the amorphous polymer - was improved 5 orders of about 2 orders of 8 cm 2 / V · sec. In addition, the quantum yield of fluorescence was also controlled non-linearly in the plane. This indicates that the present material can be used for light calculation by light-light conversion.

【手続補正５】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００７６[Correction target item name] 0076

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００７６】得られたこの実施例の電導度を測定したと
ころ、抵抗値は１０ -6Ω・cmとなり、かなり電導性を向
上させることが出来た。これは、固体電解質として利用
できることを示している。この実施例の機能材料中にＧ
ａＡｓの半導体光電極を挿入し、半湿式太陽電池として
の特性を調べたところ、光電流が観測された。また、キ
ャリアーモビィリティーも１０ -2ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃと
通常より４桁から５桁向上した。[0076] When the electric conductivity of the obtained this example were measured, the resistance value is 10 - 6 Ω · cm, and the it was possible to considerably improve the conductivity. This indicates that it can be used as a solid electrolyte. G in the functional material of this example
When a semiconductor photoelectrode of aAs was inserted and characteristics of the semi-wet solar cell were examined, a photocurrent was observed. Further, carrier Mobyi Rithy be 10 - 2 cm 2 / V · sec and was improved 5 digits 4 digit than usual.

【手続補正６】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００７８[Correction target item name] 0078

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００７８】得られた機能材料の光電流特性を調べたと
ころ、光電流値は通常の値より１桁向上した。また、キ
ャリアーモビリティーμも１０ -5〜１０ -6cm2／Ｖ・sec
となり、極めて高性能な電子写真のキャリアー移動層材
料となった。この様に、この実施例は静電記録特性の向
上をもたらす基本材料を提供する。When the photocurrent characteristics of the obtained functional material were examined, the photocurrent value was improved by one digit compared with the usual value. Also, the carrier mobility μ is also 10 - 5 ~10 - 6 cm 2 / V · sec
It became an extremely high performance electrophotographic carrier moving layer material. Thus, this example provides a base material that provides improved electrostatographic properties.

【手続補正７】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００７９[Correction target item name] 0079

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００７９】実施例６．基材として、シリコンを主鎖に
持ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有
する有機材料であるカルバジルポリシラン（ＣｚＰ−Ｓ
ｉ）を用いた。これにカリウム（Ｋ）イオンを乾式のイ
オン注入法で注入した。Ｋイオン密度が１０20／cm3 に
なるように、イオン注入条件を設定した。この材料の電
気抵抗を測定したところ、１０ -7Ω・cmと極めて低くな
り、電気電導率が著しく向上した。これは、新規な有機
導電材料を提供する。Example 6. Carbazyl polysilane (CzP-S), which is an organic material having silicon as a main chain and a substituent having a pi electron conjugated to its side chain as a base material
i) was used. Potassium (K) ions were implanted into this by a dry ion implantation method. Ion implantation conditions were set so that the K ion density was 10 20 / cm 3 . Upon measuring the electrical resistance of this material, 10 - extremely low as 7 Omega · cm, electric conductivity is significantly improved. This provides a new organic conductive material.

【手続補正８】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００８１[Correction target item name] 0081

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００８１】この実施例の電気抵抗を調べたところ、Ｘ
軸方向は１０10Ω・cmとなったが、Ｙ軸方向では１０ -7
Ω・cmと極めて低くなり、Ｙ軸方向に電導度の異方性が
認められた。また、光屈折率についても異方性が認めら
れ、Δｎが＋１．０となった。この機能材料では、力学
強度にも優れていた。また耐熱性もガラス転移点が３０
０℃以上にまでなった。これらの優れた諸特性は全て液
晶性ポリマーを用いることによると考えられる。When the electric resistance of this example was examined, X
Axial became a 10 10 Omega · cm, in the Y-axis direction 10 - 7
It became extremely low as Ω · cm, and anisotropy of conductivity was recognized in the Y-axis direction. Also, anisotropy was observed in the optical refractive index, and Δn was +1.0. This functional material was also excellent in mechanical strength. Also, the heat resistance has a glass transition point of 30.
It reached over 0 ° C. It is considered that all of these excellent properties are due to the use of the liquid crystalline polymer.

【手続補正９】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００８４[Correction target item name] 0084

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００８４】この実施例の機能材料ではＰ−Ｎ接合が形
成される事が予測される。その測定を行ったところ、Ｐ
−Ｎ接合を現す整流特性が認められた。このことは、本
技術を用いれば、Ｐ−Ｎ太陽電池のみならず、Ｐ−Ｎ−
Ｐ等のトランジスター、ショットキー型の太陽電池の作
製も行える。また、レーザダイオードの作製も可能であ
る。It is expected that a P-N junction will be formed in the functional material of this example. When the measurement was performed, P
A rectifying characteristic showing -N junction was recognized. This means that not only PN solar cells but also PN-
Transistors, such as P, also producing a solar cell tio Ttoki type performed. Also, a laser diode can be manufactured.

【手続補正１０】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００８６[Correction target item name] 0086

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００８６】実施例９．基材として、ポリフッ化ビニリ
デン（ＰＦＶ）ポリマーを用いた。これにリチウム（Ｌ
ｉ）イオンを乾式法のイオン注入法で注入した。Ｌｉイ
オン密度が１０20／cm3 となるようにイオン注入条件を
設定した。この機能材料の圧電効果および焦電効果を調
べたところ、それぞれ通常のイオン注入されていない材
料（１．５ｎＡ／cm2）／（Ｗ／cm2）よりも１桁向上し
ていた。圧電効果や焦電効果では極性基の配向軸での偏
微分変化（テンソル変化）の変化率が向上しなければな
らない。この実施例に用いたＬｉイオンでは、そのイオ
ン半径が０．７オングストローム（Å）であるため、基
材本体の極性基の配向度を変える事なく、分極率のみを
大きくできるためである。この様に、この実施例では圧
電効果と焦電効果を高める事ができた。Example 9. As a substrate was used polyfluorinated Biniri <br/> den (PFV) polymer. Lithium (L
i) Ions were implanted by a dry ion implantation method. Ion implantation conditions were set so that the Li ion density was 10 20 / cm 3 . When the piezoelectric effect and the pyroelectric effect of this functional material were examined, they were improved by one digit compared with the usual non-ion-implanted material (1.5 nA / cm 2 ) / (W / cm 2 ). In the piezoelectric effect and the pyroelectric effect, the rate of change of partial differential change (tensor change) in the orientation axis of the polar group must be improved. This is because the Li ion used in this example has an ionic radius of 0.7 angstrom (Å), so that only the polarizability can be increased without changing the orientation degree of the polar group of the base material body. Thus, in this example, the piezoelectric effect and the pyroelectric effect could be enhanced.

【手続補正１１】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００８７[Correction target item name] 0087

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００８７】実施例１０．基材として、炭素を主鎖に持
ち、かつ、その側鎖にパイ電子が共役した置換基を有す
る有機材料であるビニルアントラセンポリマー（ＰＶＡ
ｎ）を用いた。これにリチウム（Ｌｉ）イオンを乾式法
のイオン注入法で注入した。Ｌｉイオン密度が １０20
／cm3となるようにイオン注入条件を設定した。得られ
たものの電気抵抗を調べたところ、１０ -7Ω・cmと極め
て低くできた。この材料に電流を注入し発光特性を調べ
たところ、発光寿命が２０時間以上確保された。この様
に、この実施例では電界発光効率と寿命とを高める事が
できた。Example 10. As a base material, vinyl anthracene polymer (PVA), which is an organic material having carbon in the main chain and a substituent having a pi electron conjugated to its side chain
n) was used. Lithium (Li) ions were implanted into this by a dry ion implantation method. Li ion density is 10 20
Ion implantation conditions were set so as to be / cm 3 . Although obtained was examined the electrical resistance, 10 - could be as low as 7 Ω · cm. When a current was injected into this material and the light emission characteristics were examined, a light emission life of 20 hours or more was secured. Thus, in this example, the electroluminescence efficiency and the life could be improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/861 31/04 // Ｇ０１Ｊ 1/02 Ｂ 8803−2Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/861 31/04 // G01J 1/02 B 8803-2G

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基材にイオンを注入し、イオン注入後の
基材の電気的及び光学的性質の少なくともいずれかを変
化させるようにしたイオン特性型機能材料。1. An ionic characteristic functional material in which ions are implanted into a base material and at least one of electrical and optical properties of the base material after the ion implantation is changed. 【請求項２】 注入するイオンの種類、数、及びイオン
密度の少なくともいずれかを制御し、イオン注入後の基
材の電気的及び光学的性質を制御するようにした請求項
１記載のイオン特性型機能材料。2. The ionic characteristic according to claim 1, wherein at least one of the type, number, and ion density of ions to be implanted is controlled to control the electrical and optical properties of the substrate after ion implantation. Mold functional material. 【請求項３】 基材の面内次元において、注入イオン密
度が、線形関数的、非線形関数的、あるいはステップ関
数的に変化するように上記イオンを分布させるようにし
た請求項１または２記載のイオン特性型機能材料。3. The ion distribution according to claim 1, wherein the ions are distributed so that the implanted ion density changes linearly, non-linearly or stepwise in the in-plane dimension of the substrate. Ion characteristic type functional material. 【請求項４】 基材の断面内次元において、注入イオン
密度が、線形関数的、非線形関数的、あるいはステップ
関数的に変化するように上記イオンを分布させるように
した請求項１ないし３のいずれかに記載のイオン特性型
機能材料。4. The method according to claim 1, wherein the ions are distributed so that the implanted ion density changes linearly, non-linearly, or stepwise in the cross-sectional dimension of the substrate. An ionic characteristic type functional material as described in 1. 【請求項５】 基材は有機材料である請求項１ないし４
のいずれかに記載のイオン特性型機能材料。5. The substrate according to claim 1, which is an organic material.
2. The ionic characteristic type functional material according to any one of 1. 【請求項６】 基材がメソゲンを含有している請求項１
ないし５のいずれかに記載のイオン特性型機能材料。6. The substrate according to claim 1, wherein the substrate contains a mesogen.
6. The ionic characteristic type functional material according to any one of 1 to 5. 【請求項７】 イオン注入後の基材の少なくとも一面を
透明な材料で被覆した請求項１ないし６のいずれかに記
載のイオン特性型機能材料。7. The ionic characteristic functional material according to claim 1, wherein at least one surface of the substrate after ion implantation is coated with a transparent material. 【請求項８】 イオン注入後の基材の少なくとも一面を
透明かつ導電性を有する材料で被覆した請求項１ないし
７のいずれかに記載のイオン特性型機能材料の製造方
法。8. The method for producing an ionic characteristic functional material according to claim 1, wherein at least one surface of the substrate after ion implantation is coated with a transparent and conductive material. 【請求項９】 イオンを照射する乾式法により基材にイ
オンを注入することを特徴とする請求項１ないし８のい
ずれかに記載のイオン特性型機能材料の製造方法。9. The method for producing an ionic characteristic functional material according to claim 1, wherein the base material is implanted with ions by a dry method of irradiating with ions. 【請求項１０】 イオンを含む塩化合物の溶液を含浸さ
せる湿式法により基材にイオンを注入することを特徴と
する請求項１ないし８のいずれかに記載のイオン特性型
機能材料の製造方法。10. The method for producing an ionic characteristic functional material according to claim 1, wherein ions are injected into the base material by a wet method in which a solution of a salt compound containing ions is impregnated. 【請求項１１】 イオン注入後の基材に熱処理を施すよ
うにした請求項９または１０のいずれかに記載のイオン
特性型機能材料の製造方法。11. The method for producing an ionic characteristic functional material according to claim 9, wherein the base material after the ion implantation is subjected to heat treatment. 【請求項１２】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、光を照射することにより、その光の
エネルギーを電気エネルギーに変換することを特徴とす
るエネルギー変換素子。12. An energy conversion element comprising the ionic characteristic type functional material according to claim 1 and converting the energy of the light into electric energy by irradiating the light. 【請求項１３】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、熱エネルギーを照射することによ
り、その熱エネルギーを電気エネルギーに変換すること
を特徴とするエネルギー変換素子。13. An energy conversion element comprising the ionic characteristic type functional material according to claim 1 and converting the thermal energy into electric energy by irradiating the thermal energy. 【請求項１４】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、電気エネルギーを印加することによ
り、その電気エネルギーを光エネルギーまたは熱エネル
ギーに変換することを特徴とするエネルギー変換素子。14. An energy conversion device comprising the ionic characteristic type functional material according to claim 1 and converting the electric energy into light energy or heat energy by applying electric energy. 【請求項１５】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、放射線が照射された部分のエネルギ
ー変換効率が変化するようにしたことを特徴とするエネ
ルギー変換素子。15. An energy conversion element comprising the ionic characteristic type functional material according to claim 1, wherein the energy conversion efficiency of a portion irradiated with radiation is changed. 【請求項１６】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、その注入イオン密度分布を関数的に
制御し、光学特性及び電気特性の少なくとも何れかを上
記関数特性に従って制御されるようにした演算素子。16. An ion characteristic type functional material according to claim 1, wherein the implanted ion density distribution is functionally controlled, and at least one of optical characteristics and electric characteristics is controlled according to the functional characteristics. Computation element 【請求項１７】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、光の複屈折率特性を利用し、立体像
を記録再生するようにした画像処理素子。17. An image processing element comprising the ionic characteristic type functional material according to claim 1, wherein a birefringence characteristic of light is utilized to record and reproduce a stereoscopic image. 【請求項１８】 請求項１ないし８記載のイオン特性型
機能材料からなり、その光学異方性を利用してレーザ光
を発振させるようにしたレーザ発振素子。18. A laser oscillating device comprising the ionic characteristic functional material according to claim 1 and oscillating a laser beam by utilizing its optical anisotropy.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502055A (en) * 2010-12-10 2014-01-23 フンダシオン・イムデア・ナノシエンシア Position sensitive photodetector, method of obtaining it, and method of measuring response from photodetector

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