(57)【要約】【課題】高速且つ高密度のキャリア輸送が期待できるデバイス中に使用が可能な分子性の単結晶性薄膜、ならびにその効果的な製造法を提供。【解決手段】縮合多環炭化水素化合物を結晶からＩｓｏ相に層転移する臨界温度Ｔｃ近傍まで昇温し、１つ又は複数の結晶核を残して該結晶核の部分以外の部分をＩｓｏ相とした後、降温して前記結晶核を種結晶として結晶成長させることを特徴とする結晶薄膜の製造方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮合多環炭化水素化合物を結晶からＩｓｏ相に層転移する臨界温度Ｔｃ近傍まで昇温し、１つ又は複数の結晶核を残して該結晶核の部分以外の部分をＩｓｏ相とした後、降温して前記結晶核を種結晶として結晶成長させることを特徴とする結晶薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記結晶成長を１対の基板間で行なうことを特徴とする結晶薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記縮合多環炭化水素化合物がピレン、フェナンスレン，ペリレン、クリセン、トリフェニレン、アントラセン、ベンゾ［ｂ］トリフェニレン、ベンゾ［ａ］アントラセンの中から１つ又は複数選択されたことを特徴とする結晶薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，機能性薄膜としての使用に適した分子性の単結晶薄膜（すなわち，ここでは厚さが焼く１００μｍ以下であり、厚さ方向ならびに機能性薄膜として使用可能な，例えば厚さの１０倍以上の辺長さを含む広さ（好ましくは麺寸法５０μｍ×５０μｍ以上）に亘って結晶配列が均一な単結晶状態を維持した部分を有する薄膜）ならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子性結晶は、その分子の電子的・幾何学的構造と、パッキングにより，超伝導体，光導電体、半導体、気体センサーなど有用なデバイス材料として期待できる。その生成方法としては溶液成長、溶融成長が一般的に行なわれている。しかしながら，いずれの方法によっても，厚さの増大を制御して、薄膜状の単結晶を得ることは難しく、一般に積層構成をとることが多いデバイス中に機能層として用いることへの障害となる。これ以外の方法として気相成長法があるがその気相成長界面の影響から均一な薄膜を作ることは難しい。
【０００３】
又，高次液晶相であるＳｍＢ，ＳｍＥの分子配向を利用してキャリア輸送特性を改善することが報告されている。これは高次液晶相の配向秩序を利用して、電子、ホールの高速移動を図ったものである。高速移動性の改善は高次スメクティック相の配向により、芳香族環が規則正しくパッキングされ、電子、ホールの流れるパスが形成されているためと考えられている。この特性は、ＥＬ素子のキャリア輸送層としても注目されており、更なる改善が期待されている。
【０００４】
液晶であれ、（固体）結晶（本書では単に「結晶」といえば「固体結晶」を意味する。）であれ、その薄膜（薄層）が、上述したような機能層として機能するためには、欠陥の無い（キャリアトラップの無い）単結晶状態が必要となる。
【０００５】
そして、（固体）単結晶性薄膜が得られれば、液晶薄膜に比べ、より秩序度が高く、分子が近接しているために、より高速且つ高密度のキャリア輸送が期待できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の事情に鑑み、デバイス中に使用が可能な分子性の単結晶性薄膜、ならびにその効果的な製造法を提供することを主要な目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は縮合多環炭化水素化合物を結晶からＩｓｏ相に層転移する臨界温度Ｔｃ近傍まで昇温し、１つ又は複数の結晶核を残して該結晶核の部分以外の部分をＩｓｏ相とした後、降温して前記結晶核を種結晶として結晶成長させることを特徴とする結晶薄膜の製造方法である。
前記結晶成長を１対の基板間で行なうことが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の結晶薄膜の製造法は、昇温過程で結晶から直接Ｉｓｏ相に転移する縮合多環炭化水素化合物を降温過程における結晶化温度まで冷却し、その後結晶からＩｓｏ相に相転移する臨界温度Ｔｃ近傍まで昇温し、１つ又は複数の結晶核を残し該結晶核の部分以外の部分をＩｓｏ相とし、その後降温して前記結晶核を種結晶として結晶成長させることを特徴とする。
【０００９】
更に好ましくは結晶成長を１対の基板間で行い、結晶相の秩序度を向上させる手法である。以下本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の製造法に用いる基本的なセル構造を示す説明図である。図１において１ａと１ｂはガラス基板であり、それぞれのガラス基板にＩｎ２Ｏ３やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の透明電極２ａ、２ｂが形成されている。ガラス基板１ａ、１ｂ間には，スペーサー５によりセルの間隔を一定に保ち，有機薄膜結晶層３が設けられている。
【００１０】
先に述べたように有機化合物の結晶の薄膜化は、素子の構成要素として有機物結晶を用いるためには重要である。本発明では上記結晶薄膜の形成を昇温過程で結晶から直接Ｉｓｏ相に転移する縮合多環炭化水素化合物を降温過程における結晶化温度まで冷却し、その後結晶からＩｓｏ相に相転移する臨界温度Ｔｃ近傍まで昇温し、１つ又は複数の結晶核を残し該結晶核の部分以外の部分をＩｓｏ相とし、その後降温して前記結晶核を種結晶として結晶成長させることを特徴とする結晶薄膜形成方法で達成する。又本発明の特長としては、通常の結晶状態への降温過程での結晶→Ｉｓｏ相の臨界温度Ｔｃ（転移温度）近傍に昇温することにより、秩序度の高い結晶状態のみを核として残し、その結晶状態を種結晶として残すことにより、その後の徐冷により秩序度の高い広範囲な結晶状態を形成できる。
【００１１】
本発明にかかる有機化合物である縮合多環炭化水素化合物について説明する。
【外１】
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【００１２】
次に、本発明における上記の液晶（１）の結晶核からの結晶成長過程を図２〜５に基づいて説明する。図２は本発明における縮合多環炭化水素化合物の１つであるピレン（１）をＩｓｏ相から結晶相に冷却したのみの不均一な結晶構造を示す偏光顕微鏡写真（１００倍）である。３図は、図２のピレンの結晶核の構造を示す偏光顕微鏡写真（２００倍）である。４図は、図３の結晶核の成長過程の結晶構造を示す偏光顕微鏡写真（２００倍）である。５図は、図４の結晶の成長過程の結晶構造を示す偏光顕微鏡写真（２００倍）である。
【００１３】
図２〜図５において、ピレンを例にして結晶核からの結晶成長過程の説明をすると、図２に示すような不均一な結晶状態をＩｓｏ相に転移する臨界温度Ｔｃ近傍まで昇温することにより、図３に示されるようなＩｓｏ相中に結晶核を残すことができる。この場合、図２で示した不均一結晶の中の微少量域の単結晶が核として残るものと思われる。この単結晶を核として図４及び図５で示したように除冷過程で単結晶を成長させることにより、秩序度の高い広範囲な結晶状態を形成できる。
【００１４】
（実施例１）
ガラス基板上にスパッタで膜厚７００ＡのＩＴＯ透明電極を設け、その２つの基板間に平均粒経２．４μｍのビーズスペーサーを設け，２．０μｍのセル厚のセルを作製した。そのセルに下記の構造式で示す縮合多環炭化水素化合物ピレンをＩｓｏ相（１７０℃）で注入し、１℃／ｍｉｎで室温で冷却した。結晶相（１４０℃）では結晶方位の揃っていない結晶状態の配向が得られた。その後、１４６．３℃まで昇温することにより、Ｉｓｏ相の中に種結晶を残すことができた。この結晶を核として徐冷することにより広い面績で均一な有機薄膜結晶を得ることができた。
【００１５】
（実施例２）
前記実施例１と同様のセルを用いて下記の構造で示される縮合多環炭化水素化合物フェナントレンをＩｓｏ相（１１０℃）で注入し、１℃／ｍｉｎで室温で冷却した。結晶相（９０℃）では結晶方位の揃っていない結晶状態の配向が得られた。その後、９６．２℃まで昇温することにより、Ｉｓｏ相の中に種結晶を残すことができた。この結晶を核として徐冷することにより広い面績で均一な有機薄膜結晶を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造法に用いる基本的なセル構造を示す説明図である。
【図２】ピレンの不均一な結晶構造を示す偏光顕微鏡写真である。
【図３】図２に示すピレンの結晶核の構造を示す偏光顕微鏡写真である。
【図４】図３に示す結晶核の成長過程における結晶構造を示す偏光顕微鏡写真である。
【図５】図４に示す結晶の成長過程における結晶構造を示す変更顕微鏡写真である。
【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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