(57)【要約】基板と、前記基板の表面上に少なくとも１つのＰＥＤＯＴ層とを含む基板上にＰＥＤＯＴフィルムの製造方法が開示される。この製造方法は、前記基板の表面上に酸化剤および塩基阻害剤を含む溶液を塗布して、前記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤コーティングを形成するステップと、酸化剤コーティングされた前記基板が、酸化剤コーティングされた前記基板の前記表面を重合温度でＰＥＤＯＴモノマー蒸気に暴露することによって重合ステップを受けるステップと、を含み、前記重合ステップの間、酸化剤コーティングされた前記基板の温度は、制御された基板温度に保たれ、制御された前記基板温度は、前記重合温度より２〜４０℃低い。さらに、導電性ＰＥＤＯＴフィルム、導電性ＰＥＤＯＴフィルムを含む電子デバイス、および導電性ＰＥＤＯＴフィルムの異なる用途が開示される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも１つのＰＥＤＯＴ層とを含むポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）フィルムの製造方法であって、
ａ）前記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤および塩基阻害剤を含む溶液を塗布して、前記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤コーティングを形成するステップと、
ｂ）ステップａ）で形成された酸化剤コーティングされた前記基板が、酸化剤コーティングされた前記基板の前記表面を重合温度で３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）モノマー蒸気に暴露することによって重合ステップを受けることで、酸化剤コーティングされた前記基板の前記表面上にＰＥＤＯＴ層を形成するステップと、
を含み、
前記重合ステップの間、酸化剤コーティングされた前記基板の温度は、制御された基板温度に保たれ、制御された前記基板温度は、前記重合温度より２〜４０℃低い、ＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記基板が非導電性基板である、請求項１に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項３】
前記ＰＥＤＯＴフィルムの製造方法が、
ｃ）ステップｂ）で形成された前記ＰＥＤＯＴ層の少なくとも１つの表面上に前記酸化剤および前記塩基阻害剤を含む前記溶液を塗布して、前記ＰＥＤＯＴ層の前記少なくとも１つの表面上に酸化剤コーティングを形成するステップと、
ｄ）ステップｃ）で形成された酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴ層が、酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴ層の前記表面を重合温度で３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）モノマー蒸気に暴露することによって重合ステップを受けることで、酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴ層の前記表面上に後続のＰＥＤＯＴ層を形成するステップと、
を含み、
前記重合ステップの間、酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴフィルムの温度は、制御された基板温度に保たれ、制御された前記基板温度は、前記重合温度よりも２〜４０℃低い、請求項１または２に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項４】
前記ＰＥＤＯＴフィルムの製造方法が、ステップｃ）およびステップｄ）を少なくとも１回繰り返すことを含む、請求項３に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項５】
酸化剤コーティングされた前記基板の温度は、前記重合ステップの間、制御された基板温度に保たれ、制御された前記基板温度は、前記重合温度よりも２〜３０℃、または３〜２０℃、または３〜１５℃、または５〜１５℃、または８〜１２℃低い、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項６】
前記ＰＥＤＯＴフィルムの製造方法が気相重合（ＶＰＰ）である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項７】
前記重合温度が５５〜９５℃で、制御された前記基板温度が４０〜７０℃であるか、または６０〜８５℃で、制御された前記基板温度が４５〜７０℃であるか、または前記重合温度が６５〜８０℃で、制御された前記基板温度が５５〜７０℃であるか、または前記重合温度が６７〜７７℃で、制御された前記基板温度が５６〜６６℃であるか、または前記重合温度が７２〜７７℃で、制御された前記基板温度が６１〜６６℃である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項８】
酸化剤コーティングされた前記基板および／または酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴフィルムの温度が、実質的に前記重合ステップの全体にわたって、制御された前記基板温度に保たれる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項９】
前記重合ステップが２つの連続する処理期間を含み、酸化剤コーティングされた前記基板および／または酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴフィルムの温度が、前記処理期間のうちの１つを通して制御された前記基板温度に保たれる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１０】
前記重合ステップが、３つの連続する処理期間を含み、酸化剤コーティングされた前記基板および／または酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴフィルムの温度が、中間の前記処理期間を通して、制御された前記基板温度に保たれる、請求項１〜７または９のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１１】
ステップａ）の前に前記基板を洗浄するステップを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１２】
前記酸化剤および前記塩基阻害剤を含む前記溶液が、ステップａ）において前記基板の少なくとも１つの表面上に、および／またはステップｃ）において形成された前記ＰＥＤＯＴ層の少なくとも１つの表面上にスピンコーティングされる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１３】
ステップｂ）の前に酸化剤コーティングされた前記基板、および／またはステップｄ）の前に、ステップｃ）からの前記ＰＥＤＯＴポリマーフィルムを洗浄、乾燥および／または加熱するステップを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１４】
重合後に５０〜１００℃の温度で前記ＰＥＤＯＴフィルムをアニールするステップと、任意選択でアニールした前記ＰＥＤＯＴフィルムを洗浄、乾燥するステップとを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１５】
ステップｃ）の前に、ステップｂ）から受け取った前記ＰＥＤＯＴポリマーフィルムを洗浄するステップを含む、請求項２〜１４のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１６】
前記重合ステップの持続時間が、１〜２０分、または１〜１０分、または２〜８分である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１７】
酸化剤コーティングされた前記基板および／または酸化剤コーティングされた前記ＰＥＤＯＴフィルムの温度が、制御された基板温度に保たれる前記重合ステップ処理期間の持続時間が、前記重合ステップの持続時間の２０〜８０％、または３０〜６０％、または３５〜４０％である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１８】
前記非導電性基板がガラスまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項１９】
前記酸化剤がｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）六水和物（ＦＥＴＯＳ）である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項２０】
前記塩基阻害剤がピリジンである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法。
【請求項２１】
非導電性基板と、
ＰＥＤＯＴ層であって、前記非導電性基板上の前記ＰＥＤＯＴ層に埋め込まれた１つ／複数の酸化剤からのアニオンを有する、ＰＥＤＯＴ層と、
を備える、導電性ＰＥＤＯＴフィルムであって、
２１００Ｓ／ｃｍ超の導電率および２００Ω／□未満のシート抵抗を有する、導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２２】
非導電性基板と、
ＰＥＤＯＴ層であって、前記非導電性基板上の前記ＰＥＤＯＴ層に埋め込まれた１つ／複数の酸化剤からのアニオンを有する、ＰＥＤＯＴ層と、
を備える、請求項２〜２０のいずれか一項に記載のＰＥＤＯＴフィルムの製造方法によって取得可能な導電性ＰＥＤＯＴフィルムであって、
２１００Ｓ／ｃｍ超の導電率および２００Ω／□未満のシート抵抗を有する、導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２３】
前記非導電性基板上に１つ〜２０または１つ〜１５のＰＥＤＯＴ層を含む、請求項２１または２２に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２４】
前記導電性ＰＥＤＯＴフィルムの粗さ平均が３．５ｎｍ未満である、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２５】
前記導電性ＰＥＤＯＴフィルムの％透過率が３０％Ｔ超である、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２６】
前記非導電性基板がガラスまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である、請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２７】
前記ＰＥＤＯＴ層が、前記非導電性基板上の前記ＰＥＤＯＴ層に埋め込まれたｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）六水和物（ＦＥＴＯＳ）からのアニオンを有する、請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２８】
前記導電性ＰＥＤＯＴフィルムの厚さが１０〜５００ｎｍまたは１０〜２００ｎｍである、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルム。
【請求項２９】
請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルムを含むことを特徴とする、電子デバイス。
【請求項３０】
前記電子デバイスが、ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの光電子デバイス、有機太陽電池、色素増感太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、スマートウィンドウ、燃料電池、有機電気化学トランジスタ、電気化学トランスデューサ、エレクトロクロミックデバイス、エレクトロルミネセントデバイス、エレクトロルミネセントディスプレイ、有機キャパシタ、スーパーキャパシタ、センサ、バイオセンサ、エネルギーハーベスティングデバイス、帯電防止材料、光起電デバイス、ストレージデバイス、または熱電デバイスである、請求項２９に記載の電子デバイス。
【請求項３１】
請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の導電性ＰＥＤＯＴフィルムの、電子デバイス内の／電子デバイスの帯電防止コーティングまたは電極としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）フィルムの製造方法に関する。本開示は、さらに、導電性ＰＥＤＯＴフィルムに関する。本開示は、さらに、導電性ＰＥＤＯＴフィルムを含む電子デバイスと、電子デバイス内の／電子デバイスの帯電防止コーティングまたは電極としての導電性ＰＥＤＯＴフィルムの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、帯電防止コーティング、ペロブスカイト太陽電池、有機太陽電池、色素増感太陽電池、電気化学トランスデューサ、エレクトロクロミックデバイス、エレクトロルミネセントデバイス、熱電デバイス、スマートウィンドウ、ＯＬＥＤ、光電子工学およびスーパーキャパシタなどの異なる分野で使用されている。導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、例えば、導電性基板上でのＰＥＤＯＴの電気化学重合、酸化化学気相堆積（ｏＣＶＤ）または真空気相重合（ＶＶＰＰ）技術によって製造することができる。電子デバイス用の導電性ＰＥＤＯＴフィルムを形成する場合、その導電性、低いシート抵抗、形態（粗さ平均）および光透過性が重要である。
【発明の概要】
【０００３】
基板と、その基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも１つのＰＥＤＯＴ層とを含む、基板上にポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）フィルムを製造するための方法が開示される。この方法は、上記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤および塩基阻害剤を含む溶液を塗布して、上記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤コーティングを形成するステップと、形成された酸化剤コーティングされた上記基板が、酸化剤コーティングされた上記基板の上記表面を重合温度で３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）モノマー蒸気に暴露することによって重合ステップを受けることで、酸化剤コーティングされた上記基板の上記表面上にＰＥＤＯＴ層を形成するステップと、を含み、上記重合ステップの間、酸化剤コーティングされた上記基板の温度は、制御された基板温度に保たれ、制御された上記基板温度は、上記重合温度より２〜４０℃低い。
【０００４】
さらに、導電性ＰＥＤＯＴフィルムが開示される。導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、非導電性基板と、ＰＥＤＯＴ層であって、上記非導電性基板上の上記ＰＥＤＯＴ層に埋め込まれた１つ／複数の酸化剤からのアニオンを有する、ＰＥＤＯＴ層とを備えることができ、上記導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、２１００Ｓ／ｃｍ超の導電率および２００Ω／□未満のシート抵抗を有する。
【０００５】
さらに、本開示に開示されるように、非導電性基板と、非導電性基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも１つのＰＥＤＯＴ層とを備えるＰＥＤＯＴフィルムを製造するための方法によって取得可能な導電性ＰＥＤＯＴフィルムが開示される。
【０００６】
さらに、電子デバイスが開示される。電子デバイスは、本開示に開示されるような導電性ＰＥＤＯＴフィルムを含んでもよい。
【０００７】
さらに、導電性ＰＥＤＯＴフィルムの使用が開示される。
【０００８】
添付の図面は、実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書の一部を構成し、様々な実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】気相重合を実施するための気相重合セルを示す。
【図２】気相重合法によって製造された６層ＰＥＤＯＴフィルムのラマンスペクトルを示す。
【図３】１Ｌは１層のＰＥＤＯＴ、２Ｌは２層のＰＥＤＯＴ、３Ｌは３層のＰＥＤＯＴ、４Ｌは４層のＰＥＤＯＴ、５Ｌは５層のＰＥＤＯＴ、６Ｌは６層のＰＥＤＯＴのＡＦＭ画像を示し、１Ｌ、３Ｌおよび６ＬはＰＥＤＯＴのＳＥＭ画像を示す。
【図４】１Ｌ〜６ＬのＰＥＤＯＴのサイクリックボルタモグラム（掃引速度は１００ｍＶ／ｓで、ＭｅＣＮ中に０．１ＭのＴＢＡＢＦ４を含む）を示す。
【図５】ガラス上と、６ｍＭのフェロセン溶液中でＩＴＯコーティングされたガラス上の１ＬのＰＥＤＯＴのサイクリックボルタモグラムを示し、その掃引速度は、２０ｍＶ／ｓである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本出願は、基板と、上記基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも１つのＰＥＤＯＴ層とを含むポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）フィルムを製造するための方法に関し、上記方法は、
ａ）上記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤および塩基阻害剤を含む溶液を塗布して、上記基板の少なくとも１つの表面上に酸化剤コーティングを形成するステップと、
ｂ）ステップａ）で形成された酸化剤コーティングされた上記基板が、酸化剤コーティングされた上記基板の上記表面を重合温度で３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）モノマー蒸気に暴露することによって重合ステップを受けることで、酸化剤コーティングされた上記基板の上記表面上にＰＥＤＯＴ層を形成するステップと、
を含み、
上記重合ステップの間、酸化剤コーティングされた上記基板の温度は、制御された基板温度に保たれ、制御された上記基板温度は、上記重合温度より２〜４０℃低い。
【００１１】
ＰＥＤＯＴ層がＰＥＤＯＴフィルム中の基板の表面「上」にあるという表現は、本明細書では、特に断らない限り、ＰＥＤＯＴ層が重合されるか、基板の上に横たわるように形成されるか、あるいはその中に少なくとも部分的に埋め込まれることを意味するものとして理解されるべきである。基板は、ＰＥＤＯＴ層のためのキャリアまたは支持構造として働くことができる。基板は変更することができ、基板の材料は、ＰＥＤＯＴフィルムが使用される用途に応じて変えることができる。
【００１２】
「フィルム」という表現は、本明細書において、特に断らない限り、その厚さよりも実質的に大きい横方向寸法を有する構造を指すものとして理解されるべきである。その意味で、フィルムは「薄い」構造であると考えることができる。
【００１３】
重合温度は、重合ステップの間のモノマー蒸気の温度である。
【００１４】
一実施形態では、基板は、非導電性基板である。基板が「非導電性」であるという表現は、特に断らない限り、本明細書では、基板が１０ＭΩ／□以上のシート抵抗を有することを意味するものとして理解されるべきである。
【００１５】
非導電性基板は、ガラス、ポリマー、紙、セルロース、織物、布、木材、皮革、綿、陶器、セルロース−木材複合材料のような複合材料、ガラス繊維、テフロン（登録商標）、ゴム、石英、塗料、炭素材料および／または非導電性鉱物のような基板であってもよい。非導電性ポリマー基板は、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＩ）、ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、および非晶質ポリエステル（Ａ−ＰＥＴまたはＰＥＴ−Ｇ）、およびそれらの混合物からなる群から選択されるプラスチック材料からなる群から選択されてもよい。非導電性基板は、可撓性の非導電性基板であってもよい。可撓性基板は、曲げて折り畳むことができる可撓性ＰＥＤＯＴフィルムの製造に使用することができる。
【００１６】
酸化剤は、モノマーの重合を誘導する物質であり、導電性ポリマーの重合後にドーパントとして作用することができる。埋め込まれたアニオンは、ドーパントイオンとして作用するためにＰＥＤＯＴ構造内に残ることができる。ＰＥＤＯＴポリマーの導電率は、酸化（ドーピング）時の電子または正孔の非局在化によるものであり得る。酸化剤は、ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、ｐ−トルエンスルホン酸、ヨウ素、臭素、モリブドリン酸、過硫酸アンモニウム、ＤＬ−酒石酸、ポリアクリル酸、塩化銅、塩化第二鉄、ナフタレンスルホン酸、カンフルスルホン酸、トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）、過塩素酸塩鉄（ＩＩＩ）、Ｃｕ（ＣｌＯ４）２・６Ｈ２Ｏ、硝酸セリウム（ＩＶ）アンモニウム、硫酸セリウム（ＩＶ）およびそれらの混合物からなる群から選択することができる。
【００１７】
塩基阻害剤は、酸化剤の活性を低下させ、重合速度を低下させる。これによって、堆積されたポリマーの導電率を変化させることがある。塩基阻害剤は、アミン系化合物および窒素原子含有飽和または不飽和複素環化合物、例えば、ピリジン系、イミダゾール系、またはピロール系化合物、水蒸気、グリセロール、およびグリコール誘導体、ならびにそれらの混合物からなる群から選択することができる。
【００１８】
本発明の酸化剤溶液は、酸化剤と、塩基阻害剤と、溶媒とを含む。溶媒は、ｎ−ブタノールメチルアルコール、２−ブチルアルコール、エチルセロソルブ、エチルアルコール、シクロヘキサン、酢酸エチル、トルエン、アセトニトリルおよびメチルエチルケトン、ならびにそれらの混合物などの有機溶媒からなる群から選択することができる。
【００１９】
一実施形態では、ＰＥＤＯＴ層は、ドープされる。
【００２０】
一実施形態では、この方法は、気相重合によって実施される。
【００２１】
気相重合は、モノマーのみが気相に変換される重合技術である。ＶＰＰ法は、酸化剤および塩基阻害剤の溶液で基板をコーティングし、続いて、乾燥させて、溶媒のトレースを除去するステップを含むことができる。
【００２２】
一実施形態では、気相重合は、大気圧下で行われる。大気圧下で行われる気相重合は、制御が容易である。圧力制御も、あるいは洗練されたデバイスまたは真空炉も必要ない。この方法は、大面積フィルムの製造にも使用することができる。
【００２３】
重合温度は、モノマーの揮発速度および／または高分子鎖の移動度を制御することによって、得られるＰＥＤＯＴフィルムの特性、例えば、重合速度に影響を及ぼす。温度が低下すると、蒸気分子の濃度が増加する。基板温度および重合温度は、重合速度を制御する。重合温度および基板温度は、形成されたＰＥＤＯＴフィルムの特性、例えば、導電率、透明性、シート抵抗および形態に影響を及ぼす。制御された基板温度は、ＰＥＤＯＴフィルムの形態を制御する重合速度を制御する際の因子である。制御された基板温度は、ＰＥＤＯＴフィルムに均一で均質な性質をもたらす。
【００２４】
一実施形態では、酸化剤および塩基阻害剤を含む溶液を基板の一方の表面に塗布し、基板の酸化剤コーティング表面を重合温度でＥＤＯＴモノマー蒸気に暴露して、酸化剤コーティングされた基板の表面上に１つのＰＥＤＯＴ層を形成し、したがって１層ＰＥＤＯＴフィルムを生成する。
【００２５】
多層ＰＥＤＯＴフィルムの製造方法は、層ごとの気相重合によって実施することができる。ＰＥＤＯＴフィルムは、間に洗浄ステップを挟んで、ＰＥＤＯＴ層を堆積させることによって形成することができる。
【００２６】
一実施形態では、上記方法が、
ｃ）ステップｂ）で形成された上記ＰＥＤＯＴ層の少なくとも１つの表面上に上記酸化剤および上記塩基阻害剤を含む上記溶液を塗布して、上記ＰＥＤＯＴ層の上記少なくとも１つの表面上に酸化剤コーティングを形成するステップと、
ｄ）ステップｃ）で形成された酸化剤コーティングされた上記ＰＥＤＯＴ層が、酸化剤コーティングされた上記ＰＥＤＯＴ層の上記表面を重合温度で３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）モノマー蒸気に暴露することによって重合ステップを受けることで、酸化剤コーティングされた上記ＰＥＤＯＴ層の上記表面上に後続のＰＥＤＯＴ層を形成するステップと、
を含み、
上記重合ステップの間、酸化剤コーティングされた上記ＰＥＤＯＴフィルムの温度は、制御された基板温度に保たれ、制御された上記基板温度は、上記重合温度よりも２〜４０℃低い。
【００２７】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた基板の温度は、重合ステップの間、制御された基板温度に保たれ、制御された基板温度は、重合温度よりも２〜３０℃低い。
【００２８】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた基板の温度は、重合ステップの間、制御された基板温度に保たれ、制御された基板温度は、重合温度よりも３〜２０℃低い。
【００２９】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた基板の温度は、重合ステップの間、制御された基板温度に保たれ、制御された基板温度は、重合温度よりも３〜１５℃低い。
【００３０】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた基板の温度は、重合ステップの間、制御された基板温度に保たれ、制御された基板温度は、重合温度よりも５〜１５℃低い。
【００３１】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた基板の温度は、重合ステップの間、制御された基板温度に保たれ、制御された基板温度は、重合温度よりも８〜１２℃低い。
【００３２】
一実施形態では、酸化剤および塩基阻害剤を含む溶液は、ステップｂ）で形成された１つのＰＥＤＯＴ層、すなわち、１層ＰＥＤＯＴフィルムの表面上に塗布され、ＰＥＤＯＴ層の酸化剤コーティングされた表面は、重合温度でＥＤＯＴモノマー蒸気に暴露されて、酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴ層の表面上に第二のＰＥＤＯＴ層を形成し、こうして、２層ＰＥＤＯＴフィルムを製造する。
【００３３】
一実施形態では、この方法は、多層ＰＥＤＯＴフィルムを製造するために、ステップｃ）およびステップｄ）を少なくとも１回繰り返すことを含む。
【００３４】
重合ステップの間、基板温度および重合温度は別々に制御される。一実施形態では、重合温度は５５〜９５℃で、制御された基板温度は４０〜７０℃である。一実施形態では、重合温度は６０〜８５℃で、制御された基板温度は４５〜７０℃である。一実施形態では、重合温度は６５〜８０℃で、制御された基板温度は５５〜７０℃であり、または重合温度は６７〜７７℃で、制御された基板温度は５６〜６６℃であり、あるいは重合温度は７２〜７７℃で、制御された基板温度は６１〜６６℃である。本発明の気相重合では、高温を必要としない。
【００３５】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた基板および／または酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴフィルムの温度は、実質的に重合ステップの全体にわたって、制御された基板温度に保たれる。
【００３６】
一実施形態では、重合ステップは、重合速度を調整するために、連続する処理期間に細分される。
【００３７】
一実施形態では、重合ステップは、２つの連続する処理期間を含み、酸化剤コーティングされた基板および／または酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴフィルムの温度は、処理期間のうちの１つを通して制御された基板温度に保たれる。
【００３８】
一実施形態では、重合ステップは、３つの連続する処理期間を含み、酸化剤コーティングされた基板および／または酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴフィルムの温度は、中間の処理期間を通して制御された基板温度に保たれる。
【００３９】
基板が制御された基板温度に保たれていない処理期間中、基板温度は、周囲温度、すなわち、重合温度に向かって変化し得る。基板温度が重合温度よりも高い場合には、基板温度を重合温度に向けて冷却し、あるいは、基板温度がそのような処理期間の開始時の重合温度よりも低い場合には、基板温度を重合温度に向けて加熱する。
【００４０】
一実施形態では、本出願の方法は、ステップａ）の前に基板を洗浄するステップを含む。一実施形態では、基板を、溶媒を用いた超音波処理によって洗浄した。溶媒は、アセトンおよびＥｔＯＨなどの有機溶媒、水、およびそれらの混合物からなる群から選択することができる。洗浄ステップは、同じ溶媒または異なる溶媒を用いて繰り返されてもよい。
【００４１】
一実施形態では、洗浄された基板は、容積比が５：１：１のＨ２Ｏ：ＮＨ４ＯＨ（２５％）：Ｈ２Ｏ２（３０％）の高温溶液に浸漬され、表面に残された有機不純物を除去し、続いて、酸素プラズマ処理が行われる。
【００４２】
一実施形態では、酸化剤溶液は、ステップａ）で基板の少なくとも１つの表面上にスピンコーティングされる。一実施形態では、酸化剤溶液は、ステップｃ）で形成されたＰＥＤＯＴ層の少なくとも１つの表面の少なくとも１つの表面上にスピンコーティングされる。一実施形態では、酸化剤溶液は、８００〜３５００ｒｐｍで基板上にスピンコーティングされる。一実施形態では、酸化剤溶液は、基板上に５〜３０秒間にわたってスピンコーティングされる。
【００４３】
一実施形態では、この方法は、ステップｂ）の前に、ステップａ）からの酸化剤コーティングされた非導電性基板を洗浄、乾燥、および／または加熱するステップを含む。一実施形態では、本方法は、ステップｄ）の前に、ステップｃ）からのＰＥＤＯＴフィルムを洗浄、乾燥、および／または加熱するステップを含む。一実施形態では、酸化剤コーティングされた非導電性基板は、８０〜１００℃で加熱される。一実施形態では、ステップｃ）からのＰＥＤＯＴフィルムは、８０〜１００℃で加熱される。
【００４４】
一実施形態では、この方法は、重合後に５０〜１００℃の温度でＰＥＤＯＴフィルムをアニールするステップを含む。ＰＥＤＯＴフィルムは、洗浄ステップ中のフィルムの応力破壊を回避するために、アニールすることができる。消費されていない酸化剤およびモノマーのトレースがコンダクタンスを低下させることがあるので、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを洗浄して、未反応の酸化剤、モノマー、および任意の他の不純物を除去することができる。一実施形態では、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを、エタノール中で完全に浸漬リンスし、続いて、ＭｅＣＮによって洗浄する。一実施形態では、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを乾燥する。一実施形態では、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを、乾燥窒素ガス流下で乾燥する。
【００４５】
一実施形態では、この方法は、ステップｃ）の前に、ステップｂ）から受け取ったＰＥＤＯＴポリマーフィルムを洗浄するステップを含む。一実施形態では、ＰＥＤＯＴポリマーフィルムを、重合後に温度５０〜１００℃でＰＥＤＯＴフィルムをアニールすることによって洗浄する。一実施形態では、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを、エタノール中で完全に浸漬リンスし、続いて、ＭｅＣＮによって洗浄する。一実施形態では、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを乾燥する。一実施形態では、アニールしたＰＥＤＯＴフィルムを、乾燥窒素ガス流下で乾燥する。
【００４６】
重合時間は、形成されたＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗および粗さ平均などの特性に影響を及ぼすことがある。
【００４７】
一実施形態では、重合ステップの持続時間は１〜２０分である。一実施形態では、重合ステップの持続時間は１〜１０分である。一実施形態では、重合ステップの持続時間は２〜８分である。重合ステップは、速い。
【００４８】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた非導電性基板および／または酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴフィルムの温度が、制御された基板温度に保たれる、重合ステップの処理期間の持続時間は、重合ステップの持続時間の２０〜８０％である。
【００４９】
一実施形態では、酸化剤コーティングされた非導電性基板および／または酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴフィルムの温度が、制御された基板温度に保たれる、重合ステップの処理期間の持続時間は、重合ステップの持続時間の３０〜６０％である。一実施形態では、酸化剤コーティングされた非導電性基板および／または酸化剤コーティングされたＰＥＤＯＴフィルムの温度が、制御された基板温度に保たれる、重合ステップの処理期間の持続時間は、重合ステップの持続時間の３５〜４０％である。
【００５０】
一実施形態では、非導電性基板は、ガラスである。一実施形態では、非導電性基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。
【００５１】
一実施形態では、酸化剤は、ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）六水和物（ＦＥＴＯＳ）である。
【００５２】
一実施形態では、塩基阻害剤は、ピリジンである。
【００５３】
一実施形態では、酸化剤溶液は、ｎ−ブタノール中のＦＥＴＯＳおよびピリジンを含むか、またはそれらからなる。一実施形態では、酸化剤溶液は、酸化剤溶液の容積に対して５重量％〜５０重量％の割合で酸化剤を含む。
【００５４】
本出願は、さらに、導電性ＰＥＤＯＴフィルムに関し、この導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、非導電性基板と、非導電性基板上のＰＥＤＯＴ層に埋め込まれた１つ／複数の酸化剤からのアニオンを有するＰＥＤＯＴ層とを備え、この導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、２１００Ｓ／ｃｍ超の導電率および２００Ω／□未満のシート抵抗を有する。
【００５５】
本出願は、さらに、本出願の方法によって取得可能な導電性ＰＥＤＯＴフィルムに関し、上記導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、非導電性基板と、上記非導電性基板上のＰＥＤＯＴ層に埋め込まれた１つ／複数の酸化剤からのアニオンを有する、導電性ＰＥＤＯＴ層を備え、上記導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、２１００Ｓ／ｃｍ超の導電率および２００Ω／□未満のシート抵抗を有する。
【００５６】
一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、３２００Ｓ／ｃｍ超の導電率および２１Ω／□未満のシート抵抗を有する。一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、３２００Ｓ／ｃｍ超の導電率および１２Ω／□のシート抵抗を有する。
【００５７】
Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ法を用いてＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗（ｒｓｈｅｅｔ）を計算することができる。フィルムの比抵抗（ｒ）は、シート抵抗に膜厚（ｄ）を乗じることによって、以下の式（１）得られる：
ｒ＝ｒｓｈｅｅｔｄ                    （１）
【００５８】
フィルムの導電率（ｓ）は、以下の式（２）に従って得られる：
ｓ＝１／ｒ                        （２）
【００５９】
ＣＶおよびＥＩＳ技術は、電気化学的特性の評価に使用することができる。電荷（Ｑ）は、Ｏｒｉｇｉｎソフトウェアで、電位範囲−０．２５〜０．７５Ｖにおけるサイクリックボルタモグラムの積分により計算する。これは、以下の式を用いて、さらに処理し、容量値を得る。
面積容量：      ＣＡ＝Ｑ／（ΔＶ＊Ａ）        （３）
体積容量：      ＣＶ＝Ｑ／（ΔＶ＊Ｖ）        （４）
ここで、「ΔＶ」は電位窓で、「Ａ」は面積で、「Ｖ」は作用電極の体積である。
【００６０】
一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、非導電性基板上に１つ〜２０のＰＥＤＯＴ層を含む。一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、非導電性基板上に１つ〜１５のＰＥＤＯＴ層を含む。一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムは、非導電性基板上に１つ〜１０のＰＥＤＯＴ層を含む。
【００６１】
一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムの粗さ平均は３．５ｎｍ未満である。
【００６２】
ＰＥＤＯＴフィルムの粗さ平均値は、ＷＳＸＭソフトウェアを用いてＡＦＭ画像から得られる。粗さ平均（Ｒａ）は、サンプルの平均高さと、そのそれぞれの単一点の高さの差の平均（絶対値）である。この数は、間隔の範囲によって異なる。それは、ＰＥＤＯＴフィルムがどの程度均一であるか、あるいは粗いかを示す。
【００６３】
一実施形態では、５５０ｎｍにおける導電性ＰＥＤＯＴフィルムの％透過率は、３０％Ｔ超である。一実施形態では、導電性ＰＥＤＯＴフィルムの％透過率は、８０％Ｔ超である。
【００６４】
Ａｇｉｌｅｎｔ  ８４５３分光光度計を使用して、ＵＶ−Ｖｉｓスペクトラムを記録できる。％透過率（％Ｔ）は、吸光度データから、以下の式（５）を用いて算出する。
（％Ｔ）＝（１０＾（Ａｂｓ））＊１００          （５）
【００６５】
一実施形態では、ＰＥＤＯＴフィルムの非導電性基板は、ガラスである。一実施形態では、ＰＥＤＯＴフィルムの非導電性基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。
【００６６】
一実施形態では、ＰＥＤＯＴ層は、非導電性基板上のＰＥＤＯＴ層に埋め込まれたｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）六水和物（ＦＥＴＯＳ）からのアニオンを有する。
【００６７】
導電性ＰＥＤＯＴフィルムの厚さは、導電性ＰＥＤＯＴフィルムの特性、特に導電性、抵抗、粗さ平均または透過率、あるいはこれらの特性の組合せに従って設計することができる。一実施形態では、ＰＥＤＯＴフィルムの厚さは、１０〜５００ｎｍ、または１０〜３００ｎｍ、または２０〜２００ｎｍである。
【００６８】
本出願はさらに、本出願の導電性ＰＥＤＯＴフィルムを含む電子デバイスに関する。
【００６９】
一実施形態では、電子デバイスは、ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの光電子デバイス、有機太陽電池、色素増感太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、スマートウィンドウ、燃料電池、有機電気化学トランジスタ、電気化学トランスデューサ、エレクトロクロミックデバイス、エレクトロルミネセントデバイス、エレクトロルミネセントディスプレイ、有機キャパシタ、スーパーキャパシタ、センサ、バイオセンサ、エネルギーハーベスティングデバイス、帯電防止材料、光起電デバイス、ストレージデバイスまたは熱電デバイスである。一実施形態では、電子デバイスは、光電子デバイスである。一実施形態では、電子デバイスは、透明電極である。一実施形態では、電子デバイスは、スーパーキャパシタである。
【００７０】
本出願はさらに、電子デバイス内／電子デバイスの帯電防止コーティングまたは電極としての、本出願の導電性ＰＥＤＯＴフィルムの使用に関する。
【００７１】
本出願の方法は、大気圧制御された重合のために、シンプルで、低コストで、迅速であるという付加的な有用性を有する。さらに、本出願の方法は、ナノメートルスケールで薄い多層ＰＥＤＯＴフィルムを製造するという付加的な有用性を有する。さらに、この方法は、広い表面積に使用することができ、導電性基板に限定されない。本出願のＰＥＤＯＴフィルムは、非常に均一で均質であり、滑らかで可撓性であるという付加的な有用性を有する。さらに、本出願のＰＥＤＯＴフィルムは、高い導電率および透過率を有するという付加的な有用性を有する。
【実施例】
【００７２】
次に、様々な実施形態を詳細に参照し、その一例を添付の図面に示す。
【００７３】
以下の説明は、当業者が本開示に基づく実施形態を利用することができるように、詳細でいくつかの実施形態を開示する。実施形態の全てのステップまたは特徴が詳細に論じられるわけではなく、ステップまたは特徴の多くは、本明細書に基づいて当業者には明らかであろう。
【００７４】
簡潔にするために、以下の例示的な実施形態では、構成要素を繰り返す場合には、アイテムの番号が保たれる。
【００７５】
図１は、気相重合を実施するための気相重合セルを示す。重合セル１は、基板４および金属ブロック５のためのスタンド３を有する。モノマー蒸気６の温度を重合温度に保つために、恒温槽７が重合セル１に取り付けられている。恒温槽８は、基板４の温度を制御された基板温度に保つために、金属ブロック５に取り付けられている。重合セル１は、重合セル１を閉じるために使用されるリード２を含む。
【００７６】
（実施例１：ＰＥＤＯＴフィルムの調製）
ガラススライド（基板）（３７．５ｍｍ×２５ｍｍ）を、それぞれアセトン、水およびＥｔＯＨで５分間にわたって超音波処理して洗浄した。洗浄した基板を、容積比が５：１：１のＨ２Ｏ：ＮＨ４ＯＨ（２５％）：Ｈ２Ｏ２（３０％）の高温溶液（８０℃）に５分間にわたって浸漬し、表面に残った有機不純物を除去した後、５分間にわたって酸素プラズマ処理した。酸化剤溶液６０μＬを１４５０ｒｐｍで２０秒間にわたって基板上にスピンコーティングした。酸化剤コーティングした基板を、９０℃のホットプレート上で９０秒間乾燥した。乾燥した基板を、コーティングされた表面が蒸気に面するように、７５℃で予熱したＥＤＯＴモノマー６を含むセル１に移した。重合を３つの異なるステップで４分間にわたって行った。最初の９０秒間にわたって、セル１をガラス蓋２で覆った。その後、セル１の覆いを外し、次の９０秒間にわたって、加熱された金属ブロック５によって、基板温度を６５℃に保った。金属ブロック５を除去し、セル１をガラス蓋２で６０秒間にわたって覆った。フィルムのアニールは、９０℃のホットプレート上で９０秒間にわたって重合した後に行った。アニール後、フィルムを室温まで冷却し、エタノール、続いてＭｅＣＮ中で十分にすすぎ、未反応の酸化剤、モノマーおよび任意の他の不純物を除去した。洗浄を行って、消費されていない酸化剤およびモノマーのトレースを除去した。洗浄しなければ、コンダクタンスを低下させることもあるからである。洗浄後、フィルムを乾燥窒素ガス流下で乾燥させた。この手順をスピンコーティングするステップから繰り返し、ガラス基板４上に１層〜６層のＰＥＤＯＴ（１Ｌ〜６ＬのＰＥＤＯＴ）を調製した。セル１および金属ブロック５の温度は、恒温槽７、５によって制御した。
【００７７】
ＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗値および表面形態を、ＶＰＰ法のパラメータを変化させることによってモニターした。この方法の残りのパラメータは、一度に１つの特定のパラメータをモニターしながら一定に保った。重合は、ＶＰＰセル温度をモニターすることで、重合温度であるセル１内の温度を５５℃、６５℃、７５℃、８５℃に保って、重合時間には２分、４分、６分および８分を用いて、ＰＥＤＯＴフィルムを調製した。ＶＰＰセル温度および重合時間をモニターしたものの、基板温度は、制御しなかった。ＰＥＤＯＴフィルムは、４５℃〜７５℃の異なる基板温度で調製した。金属ブロック５の温度を制御して、基板温度を変化させた。ＰＥＤＯＴフィルムのアニールは、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、および１１０℃で行った。
【００７８】
（特性評価）
Ｒｅｎｉｓｈａｗ社製のＱｏｎｔｏｒ  ｉｎＶｉａラマン顕微鏡を使用して、ラマンスペクトル（７８５ｎｍ励磁）を記録した。Ａｇｉｌｅｎｔ８４５３（最大１０００ｎｍまで）およびＣａｒｙ  ５Ｅ分光光度計（ＶＡＲＩＡＮ）（最大２４００ｎｍまで）を用いて、ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ測定を記録した（バックグラウンド補正は、コーティングされていない顕微鏡ガラススライドを用いて行った）。Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ法を用いて、１Ｌ〜６ＬのＰＥＤＯＴのシート抵抗（ｒｓｈｅｅｔ）を計算した。抵抗値は、四点プローブ（一辺ａ＝２．２ｍｍの正方形）およびＫｅｉｔｈｌｅｙ社製マルチメーター（モデル２０００）を用いた３つの測定値の平均として記録した。フィルムの比抵抗（ｒ）と導電率（ｓ）は、式（１）と式（２）から算出した。
【００７９】
ＡＦＭ測定は、室温にて、タッピングモードで作動するＶｅｅｃｏ社製ｄｉＣａｌｉｂｅｒ走査型プローブ顕微鏡を用いて行った。Ｂｒｕｋｅｒ社製ＴＥＳＰ−ＭＴプローブ（共振周波数３２０ｋＨｚ、ばね定数４２Ｎ／ｍ、長さ１２５μｍ、幅３０μｍ、カンチレバー仕様：０．０１〜０．０２５Ωｃｍアンチモン（ｎ）ドープシリコン、厚さ４μｍ、先端仕様：高さ１０〜１５μｍ、半径８ｎｍ）を使用して、全てのＡＦＭ画像を記録した。ＷＳＸＭソフトウェアを用いて、ＰＥＤＯＴフィルムの平均粗さ（粗さ平均（Ｒａ））を決定した。
【００８０】
ＣＶおよびＥＩＳ技術を、電気化学的特性決定のために使用した。ＣＶ測定は、０．１ＭのＴＢＡ−ＢＦ４／ＭｅＣＮを用いて、従来の三極構成で行った。異なる数のＰＥＤＯＴ層で覆われたガラススライド上のＶＰＰ調製ＰＥＤＯＴフィルムを作用電極として使用した。作用極の面積は、１．１３ｃｍ２であった。Ａｇ／ＡｇＣｌワイヤおよび白金ワイヤを、それぞれ基準電極および対電極として使用した。Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極は、フェロセンレドックス対（Ｅ１／２（Ｆｅ／Ｆｅ＋）＝０．４７Ｖ）を用いた電気化学的測定の前後で較正した。サイクリックボルタモグラムは、Ｍｅｔｒｏｈｍ  Ａｕｔｏｌａｂ社製ポテンショスタットＰＧＳＴＡＴ１０１を用いて、１Ｌ〜６ＬのＰＥＤＯＴについて、掃引速度１００ｍＶ／ｓで−０．２５Ｖ〜０．７５Ｖの電位範囲で記録した。電荷（Ｑ）は、Ｏｒｉｇｉｎソフトウェアで、電位範囲−０．２５〜０．７５Ｖにおけるサイクリックボルタモグラムの積分により計算する。これは、式（３）および（４）を使用して、さらに処理し、容量値を得る。
【００８１】
（結果）
ＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗および粗さ平均に対する基板温度の影響を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2021527722.tif 000002
【００８３】
ＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗および粗さ平均に対する重合温度の影響を表２に示す。
【００８４】
【表２】
2021527722.tif 000003
【００８５】
重合温度は、モノマー（反応物）の揮発速度、高分子鎖の移動度、導電率、および形態を制御することによって、得られるＰＥＤＯＴフィルムの特性、例えば、重合速度に影響を及ぼす因子である。ＰＥＤＯＴフィルムの粗さ平均（Ｒａ）は、ＶＰＰセル１の温度の上昇とともに増加した（表１）。この粗さ平均の増加は、高温で高濃度の蒸気が、基板の表面の蒸気を強制的に凝縮するためである。調製されたＰＥＤＯＴフィルムは、非常に均一で均質であった。
【００８６】
ＰＥＤＯＴフィルムの粗さ平均は、基板温度が上昇すると、減少した（表２）。この現象は、モノマー蒸気が低温で急速に凝縮し、その結果、フィルムの均一性が低下するためである。温度が上昇するにつれて、凝縮速度は低下し、より均一な膜形成をもたらす。同じ挙動は、また、６５℃までの基板温度の上昇に伴って、ＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗が低下することを説明する。シート抵抗は、７５℃で調製されたフィルムについて増加したが、これは、基板温度が高いので、モノマー蒸気の堆積が少ないためである。
【００８７】
ＰＥＤＯＴフィルムのシート抵抗および粗さ平均に対する重合時間の影響を表３に示す。
【００８８】
【表３】
2021527722.tif 000004
【００８９】
ＰＥＤＯＴフィルムは、異なる重合時間、すなわち、２分、４分、６分、および８分で調製した。６分間の間に調製されたＰＥＤＯＴフィルムは、粗さ平均値が最も小さく、４分間の重合時間で調製されたＰＥＤＯＴフィルムは、シート抵抗が最も低かった（表３）。シート抵抗は、アニール後に、低下した。６０℃、７０℃、８０℃、９０℃でアニールしたフィルムは、全て同様なシート抵抗を示した。アニール温度の範囲が６０℃〜９０℃で、シート抵抗が低下するので、硬化および重合プロセスの完了が保証される。
【００９０】
（多層ＰＥＤＯＴフィルムの特性評価）
図２は、６層ＰＥＤＯＴフィルムのラマンスペクトルを示す。５７７、６９９、９８９、１０９５、１２５５、１３６７、１４１５、および１５３０ｃｍ−１のバンドは、それぞれ、オキシエチレン環変形、対称Ｃ−Ｓ−Ｃ変形、オキシエチレン環変形、Ｃ−Ｏ−Ｃ変形、Ｃα−Ｃα’環間伸縮、Ｃβ−Ｃβ’伸縮、対称Ｃα＝Ｃβ（−Ｏ）伸縮、およびＣα＝Ｃβ伸縮に割り当てられる。
【００９１】
図３では、１Ｌは１層のＰＥＤＯＴ、２Ｌは２層のＰＥＤＯＴ、３Ｌは３層のＰＥＤＯＴ、４Ｌは４層のＰＥＤＯＴ、５Ｌは５層のＰＥＤＯＴ、６Ｌは６層のＰＥＤＯＴのＡＦＭ画像を示し、１Ｌ、３Ｌおよび６ＬはＰＥＤＯＴのＳＥＭ画像を示す。図３は、１Ｌ〜６ＬのＰＥＤＯＴのＡＦＭ画像と、１Ｌ、３Ｌおよび６ＬのＳＥＭ画像を示し、フィルムの性質が非常に均一で均質なシート状である。光電子工学に使用される材料は、高い表面平滑性を備えている必要がある。ＡＦＭ画像と粗さ平均値（表４）から、１ＬのＰＥＤＯＴでは１ｎｍを超えず、６ＬのＰＥＤＯＴでは４ｎｍを越えないことが観察できる。これは、表面粗さがわずかに増加しても、均一で均質なシート状の性質は、追加の層の増分に影響されなかったことを示す。厚さ測定は、ＰＥＤＯＴフィルムの大きな走査面積にわたって複数の測定の平均で検証した。１ＬのＰＥＤＯＴは、導電率が２１７８Ｓ／ｃｍで、６ＬのＰＥＤＯＴは、最大値の３２０８Ｓ／ｃｍである（表４）。酸化剤としてＦＥＴＯＳを用いて調製された気相重合ＰＥＤＯＴフィルムは、面内導電率を増加させる密に充填された大きな導電性領域を形成する。シート抵抗は、１ＬのＰＥＤＯＴでは１９４．５６Ω／□だが、６ＬのＰＥＤＯＴでは２０．５５Ω／□まで低下する（表４）。２ＬのＰＥＤＯＴでは、１ＬのＰＥＤＯＴからシート抵抗が５７．７％低下したが、厚さの増加に起因して、ほぼ同じ導電率を示した。３ＬのＰＥＤＯＴでは、２ＬのＰＥＤＯＴからシート抵抗が３５．４％低下したが、導電率は、わずかに増加した。３ＬのＰＥＤＯＴから６ＬのＰＥＤＯＴへ進むときのシート抵抗の低下は、ほぼ線形であるが、３ＬのＰＥＤＯＴと４ＬのＰＥＤＯＴとは、ほぼ同じ導電率の値を示す。１ＬのＰＥＤＯＴから６ＬのＰＥＤＯＴへ進むと、シート抵抗が低下し、コンダクタンスが増加することも、また電荷が層から層へ高速で移動したことを示す（表４）。これは、異なる層にわたるポーラロンおよびポーラロン対またはバイポーラロンＰＥＤＯＴ鎖の効率的な非局在化によって促進される。この拡張された共役は、フィルムを横切るより速い電荷／電子移動を可能にする。
【００９２】
表４は、ＶＰＰで製造された１〜６層のＰＥＤＯＴフィルムの層数（Ｌ）、厚さ（ｄ）、シート抵抗（ｒｓｈｅｅｔ）、導電率（ｓ）、面積容量（ＣＡ）、体積容量（Ｃｖ）、パーセント透過率（％Ｔ）、粗さ平均（Ｒａ）を示す。
【００９３】
【表４】
2021527722.tif 000005
【００９４】
導電性のポーラロン理論によれば、電子移動は、ポリマー鎖に沿ったポーラロンおよびバイポーラロン／ポーラロン対の動作を通して生じ、二重結合および単結合の再編成を伴う。ドーピングレベルが増加すると、導電率が増加する。
【００９５】
表４から分かるように、ＰＥＤＯＴの単一の層は、非常に透明である。
【００９６】
図４は、１Ｌ〜６ＬのＰＥＤＯＴのサイクリックボルタモグラム（掃引速度は１００ｍＶ／ｓで、ＭｅＣＮ中に０．１ＭのＴＢＡＢＦ４を含む）を示す。
【００９７】
図５は、ガラス上と、６ｍＭのフェロセン溶液中でＩＴＯコーティングされたガラス上の１ＬのＰＥＤＯＴのサイクリックボルタモグラムを示し、その掃引速度は、２０ｍＶ／ｓである。
【００９８】
図４において、矩形形状のサイクリックボルタモグラムは、可逆的で効率的な充放電プロセスを示す。表４は、ＰＥＤＯＴフィルムの各層で容量値の増加があることを示している。６層のフィルムは、１０．６７ｍＦ／ｃｍ２（面積容量）および７０３．５８Ｆ／ｃｍ３（体積容量）の容量値を示した。図５において、ＰＥＤＯＴの単一層のサイクリックボルタモグラムを、６ｍＭフェロセン溶液中の裸のＩＴＯコーティングガラスと比較する。ピーク電位の差から、ＰＥＤＯＴは、ＩＴＯコーティングガラスよりも６０ｍＶ小さい必要がある。計算による電荷値は、１ＬのＰＥＤＯＴおよびＩＴＯコーティングガラスについて、それぞれ４２．９３ｍＣおよび３６．４８ｍＣである。これは、ＩＴＯコーティングガラスと比較すると、ＰＥＤＯＴの表面積が大きいことによって説明することができる。全体として、１ＬのＰＥＤＯＴのフェロセン応答は、ＩＴＯコーティングガラスよりも優れている。
【００９９】
１層および複数層のＰＥＤＯＴフィルムは透明性が高く、表面積が広く、導電性が高く、表面粗さが非常に小さいので、光電子デバイスおよびＩＴＯコーティング材料の代替としての使用が可能になる。
【０１００】
当業者には、技術の進歩に伴い、基本概念を様々な方法で実施することができることが明らかである。したがって、実施形態は、上述の例に限定されず、代わりに、特許請求の範囲内で変更することができる。
【０１０１】
上述の実施形態は、互いに任意の組合せで使用することができる。いくつかの実施形態を一緒に組み合わせて、さらなる実施形態を形成することもできる。本明細書で開示される方法、導電性ＰＥＤＯＴフィルム、電子デバイス、または使用は、本明細書で前述した実施形態のうちの少なくとも１つを含むことができる。上記の利益および利点は、１つの実施形態に関連し得るか、あるいは複数の実施形態に関連し得ることが理解される。実施形態は、記載された問題のいずれか、または全てを解決するもの、または記載された利益および利点のいずれか、または全てを有するものに限定されない。さらに、「１つの（ａｎ）」アイテムへの言及は、それらのアイテムのうちの１つまたは複数を指すことを理解されたい。「含む」という用語は、本明細書において、１つまたは複数の追加の特徴または行為の存在を除外することなく、その後に続く特徴または行為を含むことを意味するために使用される。
【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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【国際調査報告】
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