JPS60193537A - 単分子累積膜成膜方法 - Google Patents
単分子累積膜成膜方法Info
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- JPS60193537A JPS60193537A JP4933684A JP4933684A JPS60193537A JP S60193537 A JPS60193537 A JP S60193537A JP 4933684 A JP4933684 A JP 4933684A JP 4933684 A JP4933684 A JP 4933684A JP S60193537 A JPS60193537 A JP S60193537A
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- Japan
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- molecules
- film
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
- B05D1/20—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping substances to be applied floating on a fluid
- B05D1/202—Langmuir Blodgett films (LB films)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、単分子累積膜成膜方法に関する。
従来、半導体技術分野並びに光学技術分野に於ける素材
利用はもっばら比較的取扱いが容易な無機物を対象にし
て進められてきた。これは有機化学分野の技術進展が無
機材料分野のそれに比べて著しく遅れていたことが一因
している。
利用はもっばら比較的取扱いが容易な無機物を対象にし
て進められてきた。これは有機化学分野の技術進展が無
機材料分野のそれに比べて著しく遅れていたことが一因
している。
しかしながら、最近の有機化学分野の技術進歩には目を
みはるものがあり、又、無機物対象の素材開発もほぼ限
界に近づいてきたといわれている。そこで無機物を凌ぐ
新しい機能素材としての機能性有機材料の開発が要望さ
れている。有機材料の利点は安価かつ製造容易であるこ
と１機能性に富むこと等である。反面、これまで劣ると
されてきた耐熱性、機、舛的強度に対しても、最近これ
を克服した有機材料が次々に生まれている。このような
技術的背景のもとで、論理素子、メモリー素子、光電変
換素子等の集積回路デバイスやマイクロレンズ・アレイ
、光導波路等の光学デバイスの機能を荷う部分（主とし
て薄膜部分）の一部又は全部を従来の無機薄膜に代えて
、有機薄膜で構成しようという提案から、ばては１個の
有機分子に論理素子やメモリ素子等の機能を持たせた分
子電子デバイスや生体関連物質からなる論理素子（例え
ばバイオ・チップス）を作ろうという提案が最近、いく
つかの研究機関により発表された。
みはるものがあり、又、無機物対象の素材開発もほぼ限
界に近づいてきたといわれている。そこで無機物を凌ぐ
新しい機能素材としての機能性有機材料の開発が要望さ
れている。有機材料の利点は安価かつ製造容易であるこ
と１機能性に富むこと等である。反面、これまで劣ると
されてきた耐熱性、機、舛的強度に対しても、最近これ
を克服した有機材料が次々に生まれている。このような
技術的背景のもとで、論理素子、メモリー素子、光電変
換素子等の集積回路デバイスやマイクロレンズ・アレイ
、光導波路等の光学デバイスの機能を荷う部分（主とし
て薄膜部分）の一部又は全部を従来の無機薄膜に代えて
、有機薄膜で構成しようという提案から、ばては１個の
有機分子に論理素子やメモリ素子等の機能を持たせた分
子電子デバイスや生体関連物質からなる論理素子（例え
ばバイオ・チップス）を作ろうという提案が最近、いく
つかの研究機関により発表された。
かかる有機材料を用いて上記の各種デバイス等を作成す
る際の薄膜は公知の単分子累積膜成膜法、すなわちラン
グミュア・プロジェット法（ＬＢ法）（新実験化学講座
１８巻 ４８８頁〜５０７頁 丸善）によって形成する
ことができる。
る際の薄膜は公知の単分子累積膜成膜法、すなわちラン
グミュア・プロジェット法（ＬＢ法）（新実験化学講座
１８巻 ４８８頁〜５０７頁 丸善）によって形成する
ことができる。
従来の中分子累積膜成膜方法を第１図に示す。
第１図（１）は、その製膜装置で、浅くて広い角型水槽
ｌの内側に、水平に吊った枠２があり、更にその内側に
、水面４の面積を可変にするための浮子３がある。ここ
において、枠は二次元のシリンター、浮子３は、二次元
のピストンの役割をし、浮子３は、左右に滑らかに動く
ようになっている。
ｌの内側に、水平に吊った枠２があり、更にその内側に
、水面４の面積を可変にするための浮子３がある。ここ
において、枠は二次元のシリンター、浮子３は、二次元
のピストンの役割をし、浮子３は、左右に滑らかに動く
ようになっている。
第１図（２）は、従来の単分子累積膜成膜法のプロセス
を示す図である。単分子累積法に於ては、中分子累積膜
の内部に、不純物が混入しない様に、また、分子の会合
を防ぎ、均一な膜を作るため、清浄な純水が使用される
。更に、水面のゴミを、不図示の吸引ポンプ等で除き、
水面の浄化を行なう。こうして清浄になった水面の左端
に浮子３を寄せて、〜５Ｘ １Ｇ−３ｎｏ１／１の濃度
で、ベンゼン、クロロホルム等の揮発性溶媒に溶かした
薄い膜構成物質の溶液を数滴水面にたらすと、溶媒が揮
発し、水面に単分子膜が形成される。浮子３を右方へ動
かし、単分子膜が展開する水面４の広がりを次第に縮め
て、分子の面密度を増してゆくと、分子間相Ｗ作用が強
まり、単分子膜は、二次元固体膜となる。この固体膜の
状態を維持したまま、単分子膜を清浄な基板５（例えば
ガラス、セラミクス、プラスチック、又は、金属等の基
板が用いられる）の表面に移す。基板をヒ下しながら、
単分子膜を基板上へ重ねてゆくことで、単分子累積膜を
形成する。
を示す図である。単分子累積法に於ては、中分子累積膜
の内部に、不純物が混入しない様に、また、分子の会合
を防ぎ、均一な膜を作るため、清浄な純水が使用される
。更に、水面のゴミを、不図示の吸引ポンプ等で除き、
水面の浄化を行なう。こうして清浄になった水面の左端
に浮子３を寄せて、〜５Ｘ １Ｇ−３ｎｏ１／１の濃度
で、ベンゼン、クロロホルム等の揮発性溶媒に溶かした
薄い膜構成物質の溶液を数滴水面にたらすと、溶媒が揮
発し、水面に単分子膜が形成される。浮子３を右方へ動
かし、単分子膜が展開する水面４の広がりを次第に縮め
て、分子の面密度を増してゆくと、分子間相Ｗ作用が強
まり、単分子膜は、二次元固体膜となる。この固体膜の
状態を維持したまま、単分子膜を清浄な基板５（例えば
ガラス、セラミクス、プラスチック、又は、金属等の基
板が用いられる）の表面に移す。基板をヒ下しながら、
単分子膜を基板上へ重ねてゆくことで、単分子累積膜を
形成する。
この様な成膜方法においては、成膜時における空気中か
らのゴミの混入や、膜材料となる分子が会合しやすい車
などの問題があった。
らのゴミの混入や、膜材料となる分子が会合しやすい車
などの問題があった。
本発明の目的は、不純物の混入を防止し、分子軸配向性
の高い均一な目的は単分子累積膜を成膜する新規な単分
子累積膜成膜方法を提供することにある。
の高い均一な目的は単分子累積膜を成膜する新規な単分
子累積膜成膜方法を提供することにある。
本発明の目的は、以下の単分子累積膜成膜方法によって
達成される。
達成される。
すなわち、Ｆ層が水、上層が水より軽く水と混和しない
有機溶剤の２相系において、水−有機溶剤界面で中分子
膜を形成する事を特徴とする単分子累積膜成膜方法によ
って達成される。
有機溶剤の２相系において、水−有機溶剤界面で中分子
膜を形成する事を特徴とする単分子累積膜成膜方法によ
って達成される。
本発明の成膜方法を第２図、第３図に示す。第２図は、
密閉しない水槽を用いた場合であり、第３図は密閉した
水槽を用いた場合である。本発明の方法によれば密閉し
た水槽を用いなくとも空気中からのゴミの混入は十分に
防ぐことができるが、密閉した水槽を用いれば、一層の
効果を得ることができ、所望により、水槽内の空気を清
浄なガスによって置換することもできる。
密閉しない水槽を用いた場合であり、第３図は密閉した
水槽を用いた場合である。本発明の方法によれば密閉し
た水槽を用いなくとも空気中からのゴミの混入は十分に
防ぐことができるが、密閉した水槽を用いれば、一層の
効果を得ることができ、所望により、水槽内の空気を清
浄なガスによって置換することもできる。
水槽１１に純水１２を水槽１１の約１／２の高さの所に
取り付けた枠１５の中央まで入れる。純水１２の上に水
より軽くて水に溶解しない有機溶剤１３を静かに加える
と、水−有機溶剤界面ができる。この時加える溶剤は、
水よりもできるだけ比重の小さい、しくは比重０．９以
下、溶解度は水に対する溶解度が最も低い温度において
０．２以下のものが適して、いる。例えばどシクロヘキ
サン、キシレンなどが用いられる。又、単分子膜材料で
ある分子を溶解しない物である事が必要である。
取り付けた枠１５の中央まで入れる。純水１２の上に水
より軽くて水に溶解しない有機溶剤１３を静かに加える
と、水−有機溶剤界面ができる。この時加える溶剤は、
水よりもできるだけ比重の小さい、しくは比重０．９以
下、溶解度は水に対する溶解度が最も低い温度において
０．２以下のものが適して、いる。例えばどシクロヘキ
サン、キシレンなどが用いられる。又、単分子膜材料で
ある分子を溶解しない物である事が必要である。
また、単分子累積膜を構成する分子は、その分子内に疎
水性部分及び親水性部分を有する分子であれば広く使用
Ｏｒ能であるが、使用する有機溶剤にも、水にも溶解し
ない分子を選ぶ必要がある。
水性部分及び親水性部分を有する分子であれば広く使用
Ｏｒ能であるが、使用する有機溶剤にも、水にも溶解し
ない分子を選ぶ必要がある。
枠１５に囲まれた界面１８に単分子膜の材料を落すと１
分子は、水−有機溶剤界面に、親木基を、水層に向けて
並ぶ。枠は、これに囲まれた面積１６を変えられる様に
構成されており、この面積ｌθを狭めて行くと、分子間
相〃作用が強まり、分子配向性の高い、二次元固体膜と
なる。この固体膜の状態を維持したまま、単分子膜を清
浄な基板の表面に移す事で単分子累積膜を得ることがで
きる。
分子は、水−有機溶剤界面に、親木基を、水層に向けて
並ぶ。枠は、これに囲まれた面積１６を変えられる様に
構成されており、この面積ｌθを狭めて行くと、分子間
相〃作用が強まり、分子配向性の高い、二次元固体膜と
なる。この固体膜の状態を維持したまま、単分子膜を清
浄な基板の表面に移す事で単分子累積膜を得ることがで
きる。
本発明を更に具体的に説明するために、以下に実施例を
ホす。
ホす。
水層に用いる水は少なくとも２回蒸留した純水を用い、
有機溶剤としては、シクロヘキサン（比重０．７８ ａ
ｔ２０°Ｃ１水に対する溶解度０．００８ｇ／１００ｇ
Ｈ７０，ａｔ ２５℃）を２回蒸留したものを用いた。
有機溶剤としては、シクロヘキサン（比重０．７８ ａ
ｔ２０°Ｃ１水に対する溶解度０．００８ｇ／１００ｇ
Ｈ７０，ａｔ ２５℃）を２回蒸留したものを用いた。
単分子膜材料としては、ステアリン酸を使用した。
ステアリン酸と純水とを混合し、これをスポイト等で界
面近くまでもって行き、界面へ滴下すると、分子は界面
で親木基を水層に向けて配向し、水は水層へ混入する。
面近くまでもって行き、界面へ滴下すると、分子は界面
で親木基を水層に向けて配向し、水は水層へ混入する。
界面に並んだステアリン酸分子を枠１５により、密集さ
せ、不図示の表面圧測定器で界面における圧力を測定し
、圧力が２０〜３０ｄｙｎｅ／ｃｍのとき枠を固定した
。界面に形成した単分子膜に清枠なガラス基板を界面に
対し垂直な方向に上ド動かす事で、不純物の混入しない
、均一で良質な膜が得られた。尚基板は、水槽に有機溶
剤を入れる前に、水層に浸してから、すべての操作を行
なったが、疎水性基板の場合は、ステアリン酸の中分子
膜を界面に形成した後に、シクロヘキサン層へ入れ、同
様にして成膜することができる。
せ、不図示の表面圧測定器で界面における圧力を測定し
、圧力が２０〜３０ｄｙｎｅ／ｃｍのとき枠を固定した
。界面に形成した単分子膜に清枠なガラス基板を界面に
対し垂直な方向に上ド動かす事で、不純物の混入しない
、均一で良質な膜が得られた。尚基板は、水槽に有機溶
剤を入れる前に、水層に浸してから、すべての操作を行
なったが、疎水性基板の場合は、ステアリン酸の中分子
膜を界面に形成した後に、シクロヘキサン層へ入れ、同
様にして成膜することができる。
実施例２
第３図に示す方法にて単分子累積膜を成膜した。１！は
、密閉できる水槽で、この中へ純水１２と、水より軽く
水と混和しない有機溶剤であるキシレン（比重０．８Ｅ
ｌ ａｔ ２０℃、水に対する溶解度０．０２ ｇ／
１００ｇ Ｈ２Ｏ，ａｔ ２０℃）を２回蒸留し、これ
に単分子膜材料として、アラキシン酸を ｌＸｌ０”ｍ
ｏｌ／ｊ！になる様加えた溶液１３を入れ、容器を密閉
して激しく撹拌した後、放置すると、水−キシレン界面
に、アラキシン酸分子が親木基を水層へ向けた状態で並
ぶ。枠１５を移動し、枠で囲まれた界面１Ｂ内の分子密
度を高め、分子が固体膜となった状態で維持し、ここへ
疎水性基板である所のシリコン基板を、キシレン層から
下し、界面に対し垂直な方向に一ヒ下させる事で、不純
物の混入しない分子軸配向の均一な単分子累積膜を得た
。尚、この操作において、液温を１０℃以下に保つ事で
、より良好な単分子累積膜が得られた。本発明は、従来
、気−液界面に形成していた単分子膜を、下層が水、上
層が水より軽く、水と混和しない有機溶剤から成る２相
系の界面に形成することで、単分子累積膜成膜時の空気
中からの不純物混入を防ぎ、また表面振動による膜の均
一性の乱れを防ぐと同時に、気−液界面に形成した単分
子膜よりも配向性を良好にし、又、分子同志の会合をな
くす事を１能にした。
、密閉できる水槽で、この中へ純水１２と、水より軽く
水と混和しない有機溶剤であるキシレン（比重０．８Ｅ
ｌ ａｔ ２０℃、水に対する溶解度０．０２ ｇ／
１００ｇ Ｈ２Ｏ，ａｔ ２０℃）を２回蒸留し、これ
に単分子膜材料として、アラキシン酸を ｌＸｌ０”ｍ
ｏｌ／ｊ！になる様加えた溶液１３を入れ、容器を密閉
して激しく撹拌した後、放置すると、水−キシレン界面
に、アラキシン酸分子が親木基を水層へ向けた状態で並
ぶ。枠１５を移動し、枠で囲まれた界面１Ｂ内の分子密
度を高め、分子が固体膜となった状態で維持し、ここへ
疎水性基板である所のシリコン基板を、キシレン層から
下し、界面に対し垂直な方向に一ヒ下させる事で、不純
物の混入しない分子軸配向の均一な単分子累積膜を得た
。尚、この操作において、液温を１０℃以下に保つ事で
、より良好な単分子累積膜が得られた。本発明は、従来
、気−液界面に形成していた単分子膜を、下層が水、上
層が水より軽く、水と混和しない有機溶剤から成る２相
系の界面に形成することで、単分子累積膜成膜時の空気
中からの不純物混入を防ぎ、また表面振動による膜の均
一性の乱れを防ぐと同時に、気−液界面に形成した単分
子膜よりも配向性を良好にし、又、分子同志の会合をな
くす事を１能にした。
第１図は、従来の単分子累積膜成膜方法を示す図で、第
１図（１）は、単分子累積膜成膜装置の概略図、第１図
（２）は、累積膜作成のプロセス図である。 第２図は、本発明に係る有機溶剤−水界面での単分子累
積膜成膜法を示す図であり、第３図は、本発明に係る密
閉系装置による有機溶剤−水界面での単分子累積膜成膜
法を示す図である。 １−ｍ−水槽 ２− 枠 ３−ｍ−浮子 ４−ｍ−水面 ５−ｍ−基板 Ｘ６−−−基板上下動腕 １１−−一水槽 １２− 水 １３−ｍ−有機溶剤 １４−ｍ−界面 １５− 枠 １６−−−枠で囲まれた界面 １７−−−単分子膜 第１図 第２図 １ 第 ３ 図
１図（１）は、単分子累積膜成膜装置の概略図、第１図
（２）は、累積膜作成のプロセス図である。 第２図は、本発明に係る有機溶剤−水界面での単分子累
積膜成膜法を示す図であり、第３図は、本発明に係る密
閉系装置による有機溶剤−水界面での単分子累積膜成膜
法を示す図である。 １−ｍ−水槽 ２− 枠 ３−ｍ−浮子 ４−ｍ−水面 ５−ｍ−基板 Ｘ６−−−基板上下動腕 １１−−一水槽 １２− 水 １３−ｍ−有機溶剤 １４−ｍ−界面 １５− 枠 １６−−−枠で囲まれた界面 １７−−−単分子膜 第１図 第２図 １ 第 ３ 図
Claims (1)
- 下層が水、上層が水より軽く水と混和しない有機溶剤の
２相系において、水−有機溶剤界面で単分子膜を形成す
る事を特徴とする単分子累積膜成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4933684A JPS60193537A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 単分子累積膜成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4933684A JPS60193537A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 単分子累積膜成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60193537A true JPS60193537A (ja) | 1985-10-02 |
Family
ID=12828148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4933684A Pending JPS60193537A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 単分子累積膜成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60193537A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5106561A (en) * | 1989-03-09 | 1992-04-21 | Nanofilm Corporation | Method of making film |
| US5173365A (en) * | 1985-03-25 | 1992-12-22 | Nanofilm Corporation | Ultra-thin molecular film |
-
1984
- 1984-03-16 JP JP4933684A patent/JPS60193537A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5173365A (en) * | 1985-03-25 | 1992-12-22 | Nanofilm Corporation | Ultra-thin molecular film |
| US5106561A (en) * | 1989-03-09 | 1992-04-21 | Nanofilm Corporation | Method of making film |
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