(57)【要約】【課題】  スループットの高いＭｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＭＬＤ）プロセス，および高性能太陽電池，エレクトロルミネッセンス素子，光スイッチの実現。【解決手段】  本発明の，反応性分子ガスを異なる分子領域に分離して配置し，基体または分子領域を移動させることにより行う分子領域分割型ＭＬＤは，課題解決の有力手段となる。また，太陽電池，エレクトロルミネッセンス素子，光スイッチに，ＭＬＤにより分子配列制御したポリマ鎖／薄膜を組み込むことは，課題解決の有力手段となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法において，該反応性分子を種類ごとに異なる領域（以下，分子領域とよぶ）に配し，該基体を移動させることにより複数種類の反応性分子を順次基体に供給することを特徴とするポリマ鎖／薄膜成長法。
【請求項２】
複数種類の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法において，該反応性分子を種類ごとに異なる分子領域に配し，該分子領域を移動させることにより複数種類の反応性分子を順次基体に供給することを特徴とするポリマ鎖／薄膜成長法。
【請求項３】
請求項１−２に記載のポリマ鎖／薄膜成長法において，分子領域間にガスを流した領域（以下，ガスカーテンとよぶ）を配することを特徴とするポリマ鎖／薄膜成長法。
【請求項４】
請求項３に記載のポリマ鎖／薄膜成長法において，反応性分子をキャリアガスにより運び，基体に供給することを特徴とするポリマ鎖／薄膜成長法。
【請求項５】
請求項１−３に記載のポリマ鎖／薄膜成長法において，反応性分子の少なくとも１種類と反応する基を有する分子を基体の少なくとも一部に配置したことを特徴とするポリマ鎖／薄膜成長法。
【請求項６】
複数種類の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法により作製したポリマ鎖／薄膜を構成要素に含む太陽電池およびエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項６において，複数種類の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法が，請求項１−５に記載のポリマ鎖／薄膜成長法であることを特徴とする太陽電池，エレクトロルミネッセンス素子，および光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，複数の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法（ＭＬＤ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に係り，特に，反応性分子を種類ごとに異なる領域（以下，分子領域とよぶ）に配し，基体および／または分子領域を移動させることにより複数種類の反応性分子を順次基体に供給するポリマ鎖／薄膜成長法，分子領域間にガスを流した領域（以下，ガスカーテンとよぶ）を配するポリマ鎖／薄膜成長法，反応性分子をキャリアガスにより運び，基体に供給するポリマ鎖／薄膜成長法，反応性分子の少なくとも１種類と反応する基を有する分子を基体の少なくとも一部に配置したポリマ鎖／薄膜成長法，および複数種類の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法により作製したポリマ鎖／薄膜を構成要素に含む太陽電池，エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子，光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】  図１にＭＬＤの原理を示す（非特許文献１，２，３，特許文献４，５）。以下では，成長基体として板状の基板を用いた場合について述べていく。この例では，４種類の分子（分子Ａ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｃ１ｃ，Ｄ１ｄ）を用いている。各分子は２個以上（本例では２個）の反応基を持ち，同種類の分子は反応せず，異種分子は反応結合するように設定されている。複数種類の反応性分子を順次基板表面に供給することにより，分子配列したポリマ鎖が成長する。３個以上の反応基を持つ分子を導入すると分子ワイアの分岐が可能となる。ＭＬＤは，イオン性分子を用いることによっても可能である。この場合，電子供与性分子と電子受容性分子を交互に供給し，分子配列制御成長を行う。従来，ＭＬＤを具体化する手法として，真空チャンバ中に基板を置き，その表面に，ガス化した反応性分子を１種類ずつ時系列的にセルから供給することが行われていた（非特許文献１，２，３）。この場合，排気による分子の交換に分単位の時間を要するため，プロセスのスループットが低いという製造上の課題があった。また，高性能化の可能性を持つ分子配列制御されたポリマを構成要素に含む太陽電池，ＥＬ素子がなかった。【０００３】
【非特許文献１】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｓ．Ｔａｔｓｕｕｒａ，ａｎｄ  Ｗ．Ｓｏｔｏｙａｍａ，“Ｐｏｌｙｍｅｒ  ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｗｉｔｈ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ  ｇｒｏｗｔｈ  ｓｔｅｐｓ  ｂｙ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．５９，ｎｏ．４，ｐｐ．４８２−４８４，１９９１．
【非特許文献２】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｓ．Ｔａｔｓｕｕｒａ，Ｗ．Ｓｏｔｏｙａｍａ，Ａ．Ｍａｔｓｕｕｒａ，ａｎｄ  Ｔ．Ｈａｙａｎｏ，“Ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ  ａｎｄ  ｄｏｔ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６０，ｎｏ．３，ｐｐ．２６８−２７０，１９９２．
【非特許文献３】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｓ．Ｉｔｏ，Ｔ．Ｎａｋａｙａｍａ，ａｎｄ  Ｋ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，“Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ−ｂｙ−ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｗｉｒｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｇａｓ−ｔｙｐｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．９１，ｐｐ．０３３１０３−１−３，２００７．
【特許文献４】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｅ．Ｙａｎｏ，Ｓ．Ｔａｔｓｕｕｒａ，ａｎｄ  Ｗ．Ｓｏｔｏｙａｍａ，“Ｏｒｇａｎｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ，ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｕｓｅ  ｔｈｅｒｅｏｆ，”ＵＳ  Ｐａｔｅｎｔ５，４４４，８１１，１９９５．
【特許文献５】  吉村徹三，「ポリマ鎖／薄膜成長法」特開２００８−２１６９４７，２００８．
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明の目的は，ＭＬＤにおいて，プロセスのスループットを向上させること，ＭＬＤを利用して分子配列制御されたポリマを備えた高性能太陽電池，ＥＬ素子，光スイッチを実現すること，およびこれらの素子の作製にスループットの高いＭＬＤを適用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明の第１の態様に係るポリマ鎖／薄膜成長は，反応性分子を種類ごとに異なる分子領域に配し，基体および／または分子領域を移動させることにより複数種類の反応性分子を順次基体に供給することを特徴とするものである。これにより，ガス交換の排気が不要となり，プロセスのスループットを向上させることができる。
【０００６】  本発明の第２の態様に係るポリマ鎖／薄膜成長は，分子領域間にガスカーテンを配することを特徴とするものである。これにより，分子領域間のガスの混入を抑制することができる。
【０００７】  本発明の第３の態様に係るポリマ鎖／薄膜成長は，反応性分子をキャリアガスにより運び，基体に供給することを特徴とするものである。これにより，分子領域間のガスの混入を抑制することができる。また，副生成物や不純物をキャリアガスによりポリマ鎖／薄膜成長領域から排除することができる。
【０００８】  本発明の第４の態様に係るポリマ鎖／薄膜成長は，反応性分子の少なくとも１種類と反応する置換基を有する分子を基体の少なくとも一部に配置したことを特徴とするものである。これにより，ポリマ鎖／薄膜を選択的に基体の必要箇所に成長させることができる。
【０００９】  本発明の第５の態様は，複数種類の反応性分子を順次基体に供給して分子配列制御する工程を含むポリマ鎖／薄膜成長法により作製したポリマ鎖／薄膜を構成要素に含む太陽電池，ＥＬ素子，光スイッチである。これによりこれらの素子の高性能化が可能となる。さらに，ポリマ鎖／薄膜成長法として，第１−４の態様に係るポリマ鎖／薄膜成長を適用することを特徴とするものである。これにより，太陽電池，ＥＬ素子，光スイッチを高スループットで作製することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下に，本実施の形態を，図面を参照して説明する。各図において，同一の符号をふされたものは同様の要素を示しており，重複した説明は省略される。以下の記載は本発明が適用可能な実施形態を説明するものであって，本発明の範囲がこの記載に限定されるものではない。説明の明確化のため，以下の記載は，適宜，省略および簡略化がなされている。また，当業者であれば，以下の実施形態の各要素を，本発明の範囲において容易に変更，追加，変換することが可能であろう。
【００１１】  ［第１−３実施形態］
図２は本発明による分子領域分離型ＭＬＤの概念図である。２種類の反応性分子Ａ１ａおよびＢ１ｂを使用した場合の例について述べる。分子Ａが存在する分子Ａ領域２ａと分子Ｂが存在する分子Ｂ領域２ｂを配置する。分子Ａと分子Ｂの混合を防ぐために，分子Ａ領域と分子Ｂ領域の間にガスカーテンを挿入する。この例では流すガスにＮ２を使用しているのでＮ２カーテン３となる。基板４を移動させると，基板は分子Ａと分子Ｂに順次さらされ，ＭＬＤが実行できる。基板を移動させるかわりに分子ガス領域を移動させることによっても同様にＭＬＤが実行できる。
【００１２】  図３は本発明による分子領域分離型ＭＬＤの模式図である。複数種類の反応性分子をセルにロードし（図示せず），それぞれを適切な温度に加熱（または冷却）し，ガス化する。これらのセルにＮ２，Ａｒ，Ｈｅなどのガスをキャリアガスとして導入する。反応性分子ガスはキャリアガスにより運ばれ，分子Ａ用ノズル７ａおよび分子Ｂ用ノズル７ｂから噴射され，分子Ａ領域および分子Ｂ領域をそれぞれ形成する。Ｎ２ガスを噴射することによりＮ２カーテンを形成する。チャンバ５内の基板４をスピンステージ８により回転させ，ＭＬＤを実行する。
【００１３】  上記の例において，ノズルの出射端は円形，楕円形，正方形，長方形など各種の形状を取ることができる。出射端をメッシュ状にすることもできる。各分子領域およびガスカーテンに対して複数個のノズルを設置することもできる。また，キャリアガスを用いず，反応性分子を直接導入することも可能である。分子領域を，分子混合が起こらないように配置することにより，ガスカーテンを省略することも可能である。たとえば，ガスを異なる方向に噴射する，噴射位置を互いに遠ざけるなどの方法がある。
【００１４】  図４は本発明による分子領域分離型ＭＬＤの他の模式図である。この場合は，スピンステージ９の周辺部に多数の基板を配置する。分子Ａ用ノズル，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｂ用ノズルを順に並べ，噴射を行う。これにより，分子Ａ領域，Ｎ２カーテン，分子Ｂ領域が形成される。スピンステージにより基板を移動させることにより，基板が分子Ａ，分子Ｂに順次さらされ，ＭＬＤが実行される。基板を移動させるかわりにノズルの移動により分子ガス領域・Ｎ２カーテンを移動させることによっても同様にＭＬＤが実行できる。
【００１５】  図５は本発明による分子領域分離型ＭＬＤの他の模式図である。図４の例と基本的には同様であるが，４種類の反応性ガスを用いる場合を例示してある。分子Ａ用ノズル，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｂ用ノズル，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｃ用ノズル７ｃ，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｄ用ノズル７ｄ，Ｎ２カーテンノズルのようにノズルを並べ，噴射を行う。これにより，分子Ａ領域，Ｎ２カーテン，分子Ｂ領域，Ｎ２カーテン，分子Ｃ領域２ｃ，Ｎ２カーテン，分子Ｄ領域２ｄ，Ｎ２カーテンが形成される。ここで，ノズルが部分的に描かれているが，実際にはノズルには図の上方向から，またはステージ中心部の穴を通って下方向から配管が連結されている。余分なガスは，それぞれのノズルに対面させて配置した排気ルートにより排気１１される。この場合，それぞれの反応ガス成分が独立に排気されるため，適切なｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎを行った後，再利用することができる。あるいは，独立な排気をせず，一括排気することも可能である。スピンステージにより基板を移動させることにより，基板が分子Ａ，分子Ｂ，分子Ｃ，分子Ｄに順次さらされ，ＭＬＤが実行される。基板を移動させるかわりにノズルの回転・移動により分子ガス領域・Ｎ２カーテンを移動させることによっても同様にＭＬＤが実行できる。上記の方法で，分子配列Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｂ−・・・のようなポリマ鎖が形成できる。
【００１６】  各種類の分子ガスの噴射を独立にＯｎ／Ｏｆｆ制御することにより，各種配列が実現できる。例えば，Ａ−Ｄ−Ｃ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−・・・のような配列をつくる場合は，１回転目は分子Ａ用ノズルと分子Ｄ用ノズルをＯｎに，２回転目は分子Ｃ用ノズルをＯｎに，３回転目は分子Ｂ用ノズル，分子Ｃ用ノズル，分子Ｄ用ノズルをＯｎに，４回転目は分子Ａ用ノズル，分子Ｂ用ノズル，分子Ｃ用ノズル，分子Ｄ用ノズルをＯｎにすればよい。
【００１７】  図６は本発明による分子領域分離型ＭＬＤの他の模式図である。図５の例と基本的には同様であるが，この場合は，ノズルを，分子Ａ用ノズル，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｂ用ノズル，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｃ用ノズル，Ｎ２カーテンノズル，分子Ｄ用ノズル，Ｎ２カーテンノズルのようにアレイ状に並べて，対応する分子領域とＮ２カーテンを形成し，その中を基板が移動していくという構成である。余分なガスは，それぞれのノズルに対面させて配置した排気ルートにより排気される。この場合，それぞれの反応ガス成分が独立に排気されるため，適切なｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎを行った後，再利用することができる。あるいは，独立な排気をせず，一括排気をすることも可能である。搬送装置により基板を移動させることにより，基板が分子Ａ，分子Ｂ，分子Ｃ，分子Ｄに順次さらされ，ＭＬＤが実行される。基板を移動させるかわりにノズルの移動により分子ガス領域・Ｎ２カーテンを移動させることによっても同様にＭＬＤが実行できる。ここで，図６では，分子Ａ用ノズル，分子Ｂ用ノズル，分子Ｃ用ノズル，分子Ｄ用ノズルを１つずつ描いたが，さらに多数のノズルを配置することができる。また，一旦分子領域を通過した基板を戻して，繰り返し分子領域を通過させることもできる。これにより，全体のノズル数を減らすことができる。上記の方法で，分子配列Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｂ−・・・のようなポリマ鎖が形成できる。また，図５の例と同様に，各種類の分子ガスの噴射を独立にＯｎ／Ｏｆｆ制御することにより，各種配列が実現できる。
【００１８】  図７に，使用する反応分子と反応の例を示す。ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ（ＰＰＤＡ）とｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｌｄｅｈｙｄｅ（ＴＰＡ）との反応により共役ポリマ鎖であるｐｏｌｙ−ａｚｏｍｅｔｈｉｎｅ（ＡＭ）が成長する。副生成物はＨ２Ｏである。また，ｏｘａｌｉｃ  ｄｉｈｙｄｒａｚｉｄｅ（ＯＤＨ）とｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ（ＯＡ）との反応によりポリマ鎖が成長し，２００−３００℃の熱処理により共役ポリマであるｐｏｌｙ−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＯＸＤ）となる。図８に，ＭＬＤによる分子鎖成長の一例を示す。金の膜上にアミノアルカンチオール（１１−Ａｍｉｎｏ−１−ｕｎｄｅｃａｎｅｔｈｉｏｌ）のｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ（ＳＡＭ）を形成する。表面は−ＮＨ２基で覆われている。この上にＴＰＡを供給すると，−ＣＨＯ基がＳＡＭの−ＮＨ２基と結合し表面は−ＣＨＯ基で覆われる。この上にＰＰＤＡを供給すると，−ＮＨ２基がＳＡＭの−ＣＨＯ基と結合し表面は−ＮＨ２基で覆われる。さらに，ＰＰＤＡの上に−ＣＨＯ基を２つ持つ分子を供給すると−ＣＨＯ基が−ＮＨ２基と結合し表面は−ＣＨＯ基で覆われる。その上に−ＮＨ２基を２つ持つ分子を供給すると−ＮＨ２基が−ＣＨＯと結合し表面は−ＮＨ２基で覆われる。これを繰り返すことにより，分子配列したポリマ鎖が形成される。ここで，ＰＰＤＡおよびＴＰＡは５０−１５０℃程度に加熱することによりガス化が促進され，分子導入が効率よく実行されようになる。キャリアガスにより副生成物であるＨ２Ｏが成長表面から除去される。
【００１９】  ＭＬＤによるポリマ鎖の成長は，必ずしも基板表面に反応基がなくても，基板温度の調整などにより可能となる。Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＡＬＤ）において行われているように，吸着ガス分子を成長コアとしたＭＬＤが可能である。また，ＭＬＤの特長として，凹凸表面，細孔，３次元物体などの表面に均一にポリマ成長ができることが挙げられる。したがって，通常の基板以外のさまざまな物体を基体として用いることができる。
【００２０】  ＰＰＤＡとＴＰＡを反応分子として，ガラス基板上に分子領域分離型ＭＬＤを行った例を示す。キャリアガスとガスカーテンにはＮ２を用いた。Ｎ２カーテンの流量を８ＮＬ／ｍｉｎ，キャリアガスの流量を１−４ＮＬ／ｍｉｎとし，ロータリーポンプによる排気を行いながら，スピンステージにより基板を０．２５ｒｐｍで回転させた。その結果，ｐｏｌｙ−ＡＭを成長することができた。１回転あたり，ＰＰＤＡ１分子，ＴＰＡ１分子の合計２分子ステップの成長が生じる。９回転（１８分子ステップ）で成長させたｐｏｌｙ−ＡＭ膜と２０回転（４０分子ステップ）で成長させたｐｏｌｙ−ＡＭ膜について光吸収強度を測定した結果，ステップ数にほぼ比例して光吸収強度が増加した。このことは，分子領域分離型ＭＬＤが実現されていることを示している。
【００２１】  ［第４実施形態］
図９に，本発明のポリマ鎖／薄膜成長法による３次元的選択配向成長の例を示す。金の表面および／または壁面にＳＡＭ２４を形成しシードコア２２を作製する。金上でＳＡＭを形成したくない場所は，例えば，ＳｉＯ２２３などでカバーする。シードコア表面からは上方に，また壁面からは横方向にポリマワイヤ２５が成長する。シードコアをあらかじめ設計されたパターンで分布させることにより，所望のポリマワイヤネットワーク２６が構築される。シードコアとしては，ＳＡＭ以外でも，表面の化学修飾ができるものであれば使用可能である。また，下地は，金に限定されることはなく，ガラス，Ｓｉ，ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ），ＺｎＯなど表面に化学修飾できる材料であれば何でも使用できる。
【００２２】  ［第５実施形態］
図１０に，本発明による太陽電池，ＥＬ素子，光スイッチを示した。量子ドット３１をもつポリマワイヤおよび／または量子ワイヤ構造を持つポリマワイヤを用いる。太陽電池の場合は，例えば，ｎ型半導体３２の薄膜，ｐ型半導体３３の薄膜の間に量子ドットをもつポリマワイヤおよび／または量子ワイヤ構造を持つポリマワイヤからなる光吸収層を挿入する。ｎ型半導体にＺｎＯを用いた場合，その吸収端は３．３ｅＶ付近にあり，可視光の吸収量が少ない。そのため，通常は色素増感を行う。本発明では，色素に比べて強靭な量子ドットをもつポリマワイヤおよび／または量子ワイヤ構造を持つポリマワイヤにより可視光を吸収し，増感を行う。光吸収波長は量子ドット長さにより可変である。したがって，ポリマ内部の分子配列を制御し，量子ドットの長さを変えることにより，光吸収波長，すなわち増感スペクトルを制御できる。光の照射は，面外からでもよいし，図示したように面内を導波させても良い。光吸収層が薄い場合は後者が有利である。この太陽電池の構造は，順方向バイアスを印加することによりそのまま有機ＥＬとしても働く。さらに，量子ドットをもつポリマワイヤは，図１０に示すような光スイッチの電気光学材料としても有用である。この例では，光導波路３４の上に量子ドットをもつポリマワイヤが電気光学材料３５として積層されている。
【００２３】  図１１に，ＴＰＡ，ＰＰＤＡ，ＯＤＨをＭＬＤにより配列制御して形成したポリマワイヤ構造を示す。Ｐｏｌｙ−ＡＭは量子ワイヤ，ＯＴＰＴＰＴは−−−ＯＤＨ−ＴＰＡ−ＰＰＤＡ−ＴＰＡ−ＰＰＤＡ−ＴＰＡ−−−の順に連結したワイヤ，ＯＴＰＴは−−−ＯＤＨ−ＴＰＡ−ＰＰＤＡ−ＴＰＡ−−−の順に連結したワイヤ，ＯＴは−−−ＯＤＨ−ＴＰＡ−−−の順に連結したワイヤで，ＯＤＨで挟まれた部分が量子ドットとなる。ＯＴＰＴＰ，ＯＴＰＴ，ＯＴの量子ドット長さは，それぞれ３ｎｍ，２ｎｍ，０．８ｎｍ程度である。図１２は，ｐｏｌｙ−ＡＭ，およびＭＬＤにより作製したＯＴＰＴＰＴ，ＯＴＰＴ，ＯＴの吸収スペクトルである。量子ドットの長さが短くなるにしたがって，短波長シフトしている。このシフトは，分子軌道法，自由電子モデルから導かれるシフトにほぼ一致しており，量子閉じ込め効果が現れていると結論できる。この効果を利用することにより，上述のように，太陽電池の光吸収層やＥＬの発光層，および電気光学材料として有効に働く。典型的な酸化物半導体ベースの太陽電池／ＥＬ構造例として，ＩＴＯ／Ｃｒ２Ｏ３（ｐ型）薄膜／ｐｏｌｙ−ＡＭ内多重量子ドット／ＺｎＯ（ｎ型）薄膜／Ａｌのような積層構造が挙げられる。また，ｐ型半導体のかわりに固体または液体の電解質を配置した色素増感型太陽電池セル構造も可能である。ＭＬＤによる光吸収層は，通常の色素増感型太陽電池における色素の役割をはたす。ＭＬＤとして，分子領域分離型ＭＬＤを用いることにより，スループットが向上する。
【００２４】  半導体材料としては，ＺｎＯ，ＣｒＯｘのほかに，例えば，ＴｉＯｘ，ＷＯｘ，ＩｒＯｘ，ＳｒＴｉＯ３：Ｃｒ−Ｔａなどの酸化物半導体，ＧａＮなどのＩＩＩ−Ｖ族半導体，カーボンナノチューブ，ポリアゾメチン，ポリチオフェン，ポリオキサジアゾール，ペンタセン，フタロシアニンなどの有機材料を用いることができる。製膜法としては，スパッタリング，蒸着，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ），ＡＬＤ，ＭＬＤ，有機ＣＶＤなどがある。上記半導体の薄膜は，成長基板上に作製したのち，ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ（ＥＬＯ）またはそれに類似の手法により基板から剥離することもできる。これにより，フィルムへの埋め込みが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＭＬＤのコンセプトである。
【図２】  本発明による分子領域分離型ＭＬＤの概念図である。
【図３】  本発明による分子領域分離型ＭＬＤの模式図である。
【図４】  本発明による分子領域分離型ＭＬＤの他の模式図である。
【図５】  本発明による分子領域分離型ＭＬＤの他の模式図である。
【図６】  本発明による分子領域分離型ＭＬＤの他の模式図である。
【図７】  使用する分子と反応の例である。
【図８】  ＳＡＭからのポリマワイア成長の模式図である。
【図９】  シードコアからのポリマワイア成長の模式図である。
【図１０】  本発明による光スイッチ，ＥＬ素子，太陽電池の模式図である。
【図１１】  本発明による量子ドット，量子ワイヤの構造とエネルギーバンド図である。
【図１２】  本発明によるｐｏｌｙ−ＡＭ，およびＭＬＤにより作製したＯＴＰＴＰＴ，ＯＴＰＴ，ＯＴの吸収スペクトルである。
【符号の説明】  分子Ａ  １ａ，分子Ｂ  １ｂ，分子Ｃ  １ｃ，分子Ｄ  １ｄ，分子Ａ領域  ２ａ，分子Ｂ領域  ２ｂ，分子Ｃ領域  ２ｃ，分子Ｄ領域  ２ｄ，Ｎ２カーテン  ３，基板  ４，チャンバ  ５，分子Ａ用ノズル  ７ａ，分子Ｂ用ノズル  ７ｂ，分子Ｃ用ノズル  ７ｃ，分子Ｄ用ノズル  ７ｄ，スピンステージ  ８，スピンステージ  ９，Ｎ２カーテン用ノズル  １０，排気  １１，シードコア  ２２，ＳｉＯ２  ２３，ＳＡＭ  ２４，ポリマワイヤ  ２５，ポリマワイヤネットワーク  ２６，量子ドット  ３１，ｎ型半導体  ３２，ｐ型半導体  ３３，光導波路  ３４，電気光学材料  ３５
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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