(57)【要約】【課題】本発明は、分子線エピタキシー法のような大掛かりな装置を用いずに、温和な条件でかつ複雑な形状にも対応可能なラングミュア・ブロジェット法を用い、構造が安定でかつ均一なナノメータスケールの超薄膜を比較的容易に提供することを目的とする。【解決手段】式（１）および式（２）のそれぞれで示される化合物の群から選択される少なくとも１つを用いて得られる単分子膜またはその累積膜よりなる機能性有機超薄膜。式（１）及び式（２）において、Ｒ１は水素、アルキル、アリールまたはアラルキルである；Ｙ１の少なくとも１つは式（３）で示される基であり、残りは水素である。式（３）において、Ｒ２は式（１）におけるＲ１と同様に定義される基であり、Ｚは官能基を有する基である。2005023199.tif 0000502005023199.tif 0000512005023199.tif 000052【選択図】なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）および式（２）のそれぞれで示される化合物の群から選択される少なくとも１つを用いて得られる単分子膜またはその累積膜よりなる機能性有機超薄膜。
2005023199.tif 000046
2005023199.tif 000047
式（１）および式（２）のそれぞれにおいて、Ｒ１は独立して水素、アルキル、アリールまたはアラルキルである；このアルキルにおける炭素数は１〜３０であり、アラルキルのアルキレンの炭素数は１〜１２である；このアルキルおよびアラルキルのアルキレンのそれぞれにおいて、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、シクロアルキレンまたはシクロアルケニレンで置き換えられてもよい；このアリールおよびアラルキルのそれぞれにおいて、環の任意の水素は、ハロゲン、シアノ、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシまたは炭素数２〜１２のアルケニルで置き換えられてもよい；Ｙ１は式（３）で示される基の群および水素から独立して選択される基であり、Ｙ１の少なくとも１つは式（３）で示される基である。
2005023199.tif 000048
式（３）において、Ｒ２は独立して式（１）におけるＲ１と同様に定義される基であり、Ｚは−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＲ３Ｈ、＝ＮＨ、−ＳｉＲ３２Ｈ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２、−ＣＯＮＨＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、オキシラニル、３，４−エポキシシクロヘキシルおよび重合性不飽和結合の少なくとも１つを有する基である。
ここに、−ＳｉＲ３２−、−ＮＲ３Ｈおよび−ＳｉＲ３２Ｈのそれぞれにおいて、Ｒ３は独立して炭素数１〜８のアルキル、フェニル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルである。
【請求項２】
Ｒ１が独立して任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい炭素数１〜２０のアルキル、環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいアリール、または環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいアリールアルキルである、請求項１に記載の有機超薄膜。
ここに、アリールアルキルのアルキレンにおいて、その炭素数は１〜８であり、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい。
【請求項３】
Ｒ１が独立して任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい炭素数１〜８のアルキル、ベンゼン環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいフェニル、ベンゼン環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいフェニルアルキル、またはナフチルであり、Ｒ２が独立してメチル、イソプロピル、ｔｅｒｔ−ブチルまたはフェニルであり、そしてＺが−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２およびオキシラニルのいずれかを有する基である、請求項１に記載の有機超薄膜。
ここに、フェニルアルキルのアルキレンにおいて、その炭素数は１〜８であり、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい。
【請求項４】
Ｒ１のすべてが任意の水素がフッ素、メチル、メトキシまたはビニルで置き換えられてもよいフェニルであり、Ｙ１のすべてが式（３）で表される同一の基であり、Ｒ２が独立してメチルまたはフェニルであり、そしてＺが−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２およびオキシラニルのいずれかを有する基である、請求項１に記載の有機超薄膜。
【請求項５】
請求項１に記載の式（３）において、Ｚが式（４−１）または式（４−２）で表される基である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機超薄膜。
2005023199.tif 000049
これらの式において、Ｂ１は単結合または炭素数１〜１２のアルキレンである；Ｂ２は単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＮＨ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−ＣＦ＝ＣＦ−である；Ｂ３は炭素数１〜１２のアルキレン、炭素数３〜８のシクロアルキレン、またはアリーレンである；Ｂ４は炭素数１〜１２のアルカントリイル、炭素数４〜８のシクロアルカントリイル、またはアレーントリイルである；Ｗ１は独立して−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＲ３Ｈ、＝ＮＨ、−ＳｉＲ３２Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ２、−Ｃ≡ＣＨ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２、−ＣＯＮＨＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、オキシラニルおよび３，４−エポキシシクロヘキシルのいずれかである官能基またはこの官能基を有する基である；そして、ｍは０、１または２であり、ｎは０または１である；ここに、−ＳｉＲ３２−、−ＮＲ３Ｈおよび−ＳｉＲ３２Ｈのそれぞれにおいて、Ｒ３は独立して、炭素数１〜８のアルキル、フェニル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルである。
【請求項６】
Ｂ１が単結合または炭素数１〜７のアルキレンであり、Ｂ２が単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＮＨ−であり、Ｂ３が炭素数１〜１２のアルキレン、炭素数３〜８のシクロアルキレン、またはアリーレンであり、Ｂ４が炭素数１〜１２のアルカントリイル、または炭素数４〜８のシクロアルカントリイルであり、Ｗ１が−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２またはオキシラニルである、請求項５に記載の有機超薄膜。
【請求項７】
式（１）および式（２）において、Ｒ１のすべてが同一の基である、請求項１に記載の有機超薄膜。
【請求項８】
ラングミュア−ブロジェット法を用いて得られる、請求項１に記載の有機超薄膜。
【請求項９】
単分子膜である、請求項１に記載の有機超薄膜。
【請求項１０】
累積膜である、請求項１に記載の有機超薄膜。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機超薄膜から得られる機能性無機超薄膜。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機超薄膜の有機構造成分を、熱分解、オゾン酸化および紫外線照射から選択される少なくとも１つの手段により分解し除去して得られる、請求項１１に記載の無機超薄膜。
【請求項１３】
酸化ケイ素のみからなる、請求項１１または１２に記載の無機超薄膜。
【請求項１４】
式（１）または式（２）で表される化合物を濃度が０．０５〜１２０ｍＭの溶液として用いることを特徴とする請求項１に記載の有機超薄膜を形成する方法。
【請求項１５】
有機超薄膜を形成する時の表面圧を５〜１２０ｍＮ／ｍとすることを特徴とする請求項１に記載の有機超薄膜を形成する方法。
【請求項１６】
式（１）または式（２）で表される化合物を濃度が０．０５〜１２０ｍＭの溶液として用い、有機超薄膜を形成する時の表面圧を５〜１２０ｍＮ／ｍとすることを特徴とする請求項１に記載の有機超薄膜を形成する方法。
【請求項１７】
ラングミュア−ブロジェット法を用いることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
５００〜７００℃で行う熱分解法、出力５〜２０Ｗの紫外線ランプを用いて発生させたオゾンによるオゾン酸化法および波長１５０〜４５０ｎｍの紫外線を照射する方法から選択される少なくとも１つの手段を用いて有機超薄膜の有機構造成分を分解除去することを特徴とする請求項１２に記載の無機超薄膜を形成する方法。
【請求項１９】
熱分解法によって処理し、次いで紫外線を照射する方法で処理することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
液晶配向膜として用いられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機超薄膜。
【請求項２１】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の無機超薄膜を含有する電子素子。
【請求項２２】
無機超薄膜が金属間の絶縁体である、請求項２１に記載の電子素子。
【請求項２３】
請求項２２に記載の電子素子を含有する電子機器。
【請求項２４】
温度、湿度および光のいずれか１つを感知または計測する機能を有する、請求項２３に記載の電子機器。
【請求項２５】
画像を表示する機能を有する、請求項２３に記載の電子機器。
【請求項２６】
画像表示が液晶によってなされる、請求項２５に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シルセスキオキサンを用いて得られるナノメーターレベルの超薄膜（原子または分子レベルで構造が制御された薄膜）およびその形成方法に関する。そして、この超薄膜を構成要素として含む電子素子およびこれを用いて得られる電子機器にも関する。
なお、「シルセスキオキサン」は、各ケイ素原子が３個の酸素原子と結合し、各酸素原子が２個のケイ素原子と結合している化合物を示す類名であるが、本発明においては、このような完全な形のシルセスキオキサンだけでなく、その一部が変形したシルセスキオキサン類似の構造を有する化合物をも含めた総称として、「シルセスキオキサン」を用いる。
【０００２】
【従来の技術】
ナノメーターレベルで膜厚や組成が制御された超薄膜（無機薄膜）の作成は、半導体デバイスの高集積化や太陽電池などの光電変換素子の開発において、必要不可欠な技術である。超薄膜を製造する方法のうち物理的手法には、熱蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等がある。しかしながら、装置自体の経済的負担および製造プロセス全体の生産性を考慮すると、これらの方法ではナノメーターレベルでの膜厚の制御は困難とされている。原子層単位で制御を行う物理的方法には、無機半導体の分野で用いられる分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ、以下、ＭＢＥと略記する。）法が知られている。この方法を用いれば、ＩＩＩ−Ｖ族の原子の超格子膜が得られる。しかし、この方法は１×１０−８Ｐａ以下くらいの超高真空条件が必要なため、装置が大掛かりなものになり、容易ではない。この方法を有機分子にそのまま応用しようとしても、有機分子は無機原子に比べ大きくしかも重い。さらに、対称性が悪く、異方性が大きいせいで有機分子が基板上を動くので、安定な位置に規則正しく配列することが困難である。これを防止しようとするために基板を加熱して熱エネルギーを与えたり、イオンビームを照射するなどして分子に運動エネルギーを与えようとしても、分子は壊れてしまうことが多い。従って、ＭＢＥ法によって有機分子を超薄膜にすることは困難である。
【０００３】
一方、薄膜を製造する化学的手法には、気相反応を用いる方法と溶液反応を用いる方法がある。気相反応を用いる代表的な方法は化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法と表記する。）である。ＣＶＤ法は、原料をガス状で送り込み、化学反応させることによって基板上に薄膜を形成する方法であり、金属、セラミックス、半導体、有機ポリマーなど多くの材料の製造に利用されている。この方法の利点は、原料の精製を行うことによって高純度の膜を作製できることや、高度な制御を行うことによって結晶質から非結晶質までの広い範囲の材料を作製できることにある。しかしながらこの方法には、低温生成では緻密な膜ができにくいことや、原料ガスに有毒なものが多く取り扱いに留意が必要であること等の欠点もある。それに、複雑な形状または大面積の基板（支持担体）に均一な薄膜を形成させるためには、必ずしも適した方法ではない。
【０００４】
溶液反応を用いる方法の代表例は、ゾル−ゲル法とメッキ法である。ゾルの作製方法の最も代表的なものは、金属アルコキシドを加水分解し、縮重合させるものである。この縮重合体は、その重合度が低い間は流動性のゾルの状態にあるが、縮重合が進むと系の粘度が増加し、ついには全体が固化してゲルとなる。これを乾燥させると多孔体となり、この多孔体をさらに高温で熱処理すると、緻密化が起こりガラスやセラミクスが得られる。金属アルコキシドから得られるゾルは、基板に塗布すると均一なゲル膜を形成しやすく、これを熱処理することにより、無機薄膜を容易に作製することができる。このようなゾル−ゲル法による薄膜作製は、大気圧条件下で行うことができ、大面積の基板や複雑な形状のものにも適用できる。また、室温付近での化学プロセスであるため組成の制御が容易であり、有機物との複合化も可能であるなどの利点がある。反面、溶液を基板に塗布する方法であるために、溶液の粘性等を調整しても、膜厚を１００ｎｍ以下の領域で正確に制御することは困難であり、膜質の優れた１００ｎｍ以下の薄膜を作製することは容易ではない。ことに、原子レベルで膜厚や膜質が均一な薄膜を作製することは、技術的に困難である。
【０００５】
メッキ法は、電解メッキと無電解メッキに大別される。外部電源を用いずに電気化学的な酸化還元反応を利用して金属を還元析出させる無電解メッキは、応用分野も広く、電子部品の高機能化や高性能化に利用されている。しかし、メッキ法が適用されるのは、主に金属原子や金属イオン間の酸化還元反応に基づく薄膜の作製であり、この場合においては金属原子の析出が基本原理となっている。従って、酸化物等の化合物として析出させることが必要な無機薄膜の作製には、メッキ法は適用し難い。
【０００６】
有機薄膜においては、ラングミュア−ブロジェット膜製造技術の開発が世界中で行われ、その有機積層膜が電子機能性薄膜の製造に応用され始めている。ラングミュア−ブロジェット膜製造技術は、疎水性基と親水性基とを有する有機化合物分子の水面上での配列を利用するものである。以下の説明では、このラングミュア−ブロジェット膜をＬＢ膜と表記し、その作製手法をＬＢ法と表記する。このＬＢ法を用いると、２次元平面内と垂直方向における分子間相互の距離および配向を制御した、極めて薄い層状分子組織体を形成することができる。さらに、このような有機積層膜を無機酸化物薄膜の作製プロセスへ適用する試みがＬＢ法の新たな応用分野として注目されてきている（例えば、特許文献１参照）。そして、この応用例として分子デバイスなどが挙げられる。分子デバイスとして必要な条件は、分子の充填や配向が面内で均一であること、２次元平面内だけでなく３次元においても均一であること、および無欠陥で完全性が高いことである。
【０００７】
有機薄膜の例として、シルセスキオキサンを用いたＬＢ膜が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。ここで使用されているシルセスキオキサンは、シラノ−ル基を３つ有する部分かご型のシルセスキオキサンと、シラノ−ル基を持たない完全かご型のシルセスキオキサンの２種類であり、どちらも有機基はイソブチルである。なお、この完全かご型のシルセスキオキサンは、その構造中に８個のＳｉＯ３を有する、いわゆるＴ８型シルセスキオキサンである。この文献では、シラノ−ル基を３つ有する部分かご型シルセスキオキサンを用いた場合はＬＢ膜化が可能であること、およびＴ８型シルセスキオキサンを用いた場合はＬＢ膜化が困難であることが開示されている。しかしながら、ＬＢ膜化が可能であるとはいえ、この部分かご型シルセスキオキサンから得られたＬＢ膜は、シラノ−ル基の存在が原因となって、水分の多い条件下または水分が多くなくても長時間経過後には、シルセスキオキサン同士のパッキング構造が崩れる可能性がある。
【０００８】
無機薄膜の例として、シルセスキオキサンから誘導された膜が報告されている（例えば、非特許文献２参照）。ここでは、アラキジン酸のカドミウム塩、ステアリン酸のマグネシウム塩、およびポリメチルシルセスキオキサンからなるＬＢ膜（累積膜）をプラズマ処理して得た無機膜が開示されている。しかしながらこの技術は、金属酸化物および酸化ケイ素膜を複合化することによって気体分離膜へと応用する技術である。従って、本発明の無機超薄膜とは本質的に異なるものである。
【特許文献１】特開平１１−１４０６５６号公報
【非特許文献１】Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．，  １２４（５１），  １５１９４−１５１９５（２００２）
【非特許文献２】Ｍａｔ．  Ｓｃｉ．  Ｅｎｇ．，  Ｃ１５，  ２５７−２５９（２００１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＭＢＥ法のような大掛かりな装置を用いずに、温和な条件で、かつ複雑な形状にも対応可能なＬＢ法を用い、構造が安定でかつ均一なナノメータスケールの超薄膜を比較的容易に提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明における用語について説明する。「任意の」は、位置のみならず個数も任意であることを示す。そして、個数が複数であるときには、それぞれ異なる基で置き換えられてもよい。例えば、アルキルにおいて２個の−ＣＨ２−が−Ｏ−と−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられる場合には、アルコキシアルケニルまたはアルケニルオキシアルキルを示すことになる。アルキルおよびアルキレンは、いずれの場合も直鎖の基であってもよく、分岐された基であってもよい。このことは、これらの基において任意の水素がハロゲンや環式の基などと置き換えられた場合も、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、シクロアルキレン、シクロアルケニレンなどで置き換えられた場合も同様である。このような場合における、アルコキシ、アルケニレン、アルケニルおよびアルキレンのいずれの基も、直鎖の基であってもよく、分岐された基であってもよい。なお、本発明において、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられると記述するときには、連続する複数の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられない方がよく、ケイ素原子に結合する−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられない方がよい。濃度の単位であるｍＭは、ミリモル／リットルを示す。
【００１１】
本発明者らは、分子自体が単環型あるいは部分かご型に構造が制御されたシルセスキオキサンを用いてＬＢ法を適用すれば、これを単分子膜化することができ、この膜を累積させることによって有機超薄膜が得られることを見出した。さらにこの有機単分子膜または累積膜のシルセスキオキサンの有機構造部分を分解することによって無機超薄膜が得られることを見出した。そして、これらが電子素子の構成要素として利用可能な機能性の超薄膜であることを見いだした。即ち、本発明は、これらの知見を基に完成されたものであり、下記の構成を有する。
【００１２】
［１］式（１）および式（２）のそれぞれで示される化合物の群から選択される少なくとも１つを用いて得られる単分子膜またはその累積膜よりなる機能性有機超薄膜。
2005023199.tif 000002
2005023199.tif 000003
式（１）および式（２）のそれぞれにおいて、Ｒ１は独立して水素、アルキル、アリールまたはアラルキルである；このアルキルにおける炭素数は１〜３０であり、アラルキルのアルキレンの炭素数は１〜１２である；このアルキルおよびアラルキルのアルキレンのそれぞれにおいて、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、シクロアルキレンまたはシクロアルケニレンで置き換えられてもよい；このアリールおよびアラルキルのそれぞれにおいて、環の任意の水素は、ハロゲン、シアノ、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシまたは炭素数２〜１２のアルケニルで置き換えられてもよい；Ｙ１は式（３）で示される基の群および水素から独立して選択される基であり、Ｙ１の少なくとも１つは式（３）で示される基である。
2005023199.tif 000004
式（３）において、Ｒ２は独立して式（１）におけるＲ１と同様に定義される基であり、Ｚは−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＲ３Ｈ、＝ＮＨ、−ＳｉＲ３２Ｈ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２、−ＣＯＮＨＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、オキシラニル、３，４−エポキシシクロヘキシルおよび重合性不飽和結合の少なくとも１つを有する基である。
ここに、−ＳｉＲ３２−、−ＮＲ３Ｈおよび−ＳｉＲ３２Ｈのそれぞれにおいて、Ｒ３は独立して炭素数１〜８のアルキル、フェニル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルである。
【００１３】
［２］Ｒ１が独立して任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい炭素数１〜２０のアルキル、環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいアリール、または環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいアリールアルキルである、［１］に記載の有機超薄膜。
ここに、アリールアルキルのアルキレンにおいて、その炭素数は１〜８であり、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい。
【００１４】
［３］Ｒ１が独立して任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい炭素数１〜８のアルキル、ベンゼン環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいフェニル、ベンゼン環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいフェニルアルキル、またはナフチルであり、Ｒ２が独立してメチル、イソプロピル、ｔｅｒｔ−ブチルまたはフェニルであり、そしてＺが−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２およびオキシラニルのいずれかを有する基である、［１］項に記載の有機超薄膜。
ここに、フェニルアルキルのアルキレンにおいて、その炭素数は１〜８であり、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい。
【００１５】
［４］Ｒ１のすべてが任意の水素がフッ素、メチル、メトキシまたはビニルで置き換えられてもよいフェニルであり、Ｙ１のすべてが式（３）で表される同一の基であり、Ｒ２が独立してメチルまたはフェニルであり、そしてＺが−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２およびオキシラニルのいずれかを有する基である、［１］項に記載の有機超薄膜。
【００１６】
［５］［１］項に記載の式（３）において、Ｚが式（４−１）または式（４−２）で表される基である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の有機超薄膜。
2005023199.tif 000005
これらの式において、Ｂ１は単結合または炭素数１〜１２のアルキレンである；Ｂ２は単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＮＨ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−ＣＦ＝ＣＦ−である；Ｂ３は炭素数１〜１２のアルキレン、炭素数３〜８のシクロアルキレン、またはアリーレンである；Ｂ４は炭素数１〜１２のアルカントリイル、炭素数４〜８のシクロアルカントリイル、またはアレーントリイルである；Ｗ１は独立して−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＲ３Ｈ、＝ＮＨ、−ＳｉＲ３２Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ２、−Ｃ≡ＣＨ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２、−ＣＯＮＨＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、オキシラニルおよび３，４−エポキシシクロヘキシルのいずれかである官能基またはこの官能基を有する基である；そして、ｍは０、１または２であり、ｎは０または１である；ここに、−ＳｉＲ３２−、−ＮＲ３Ｈおよび−ＳｉＲ３２Ｈのそれぞれにおいて、Ｒ３は独立して、炭素数１〜８のアルキル、フェニル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルである。
【００１７】
［６］Ｂ１が単結合または炭素数１〜７のアルキレンであり、Ｂ２が単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＮＨ−であり、Ｂ３が炭素数１〜１２のアルキレン、炭素数３〜８のシクロアルキレン、またはアリーレンであり、Ｂ４が炭素数１〜１２のアルカントリイル、または炭素数４〜８のシクロアルカントリイルであり、Ｗ１が−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２またはオキシラニルである、［５］項に記載の有機超薄膜。
【００１８】
［７］式（１）および式（２）において、Ｒ１のすべてが同一の基である、［１］項に記載の有機超薄膜。
【００１９】
［８］ラングミュア−ブロジェット法を用いて得られる、［１］項に記載の有機超薄膜。
【００２０】
［９］単分子膜である、［１］項に記載の有機超薄膜。
【００２１】
［１０］累積膜である、［１］項に記載の有機超薄膜。
【００２２】
［１１］［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の有機超薄膜から得られる機能性無機超薄膜。
【００２３】
［１２］［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の有機超薄膜の有機構造成分を、熱分解、オゾン酸化および紫外線照射から選択される少なくとも１つの手段により分解し除去して得られる、［１１］項に記載の無機超薄膜。
【００２４】
［１３］酸化ケイ素のみからなる、［１１］または［１２］項に記載の無機超薄膜。
【００２５】
［１４］式（１）または式（２）で表される化合物を濃度が０．０５〜１２０ｍＭの溶液として用いることを特徴とする［１］項に記載の有機超薄膜を形成する方法。
【００２６】
［１５］有機超薄膜を形成する時の表面圧を５〜１２０ｍＮ／ｍとすることを特徴とする［１］項に記載の有機超薄膜を形成する方法。
【００２７】
［１６］式（１）または式（２）で表される化合物を濃度が０．０５〜１２０ｍＭの溶液として用い、有機超薄膜を形成する時の表面圧を５〜１２０ｍＮ／ｍとすることを特徴とする［１］項に記載の有機超薄膜を形成する方法。
【００２８】
［１７］ラングミュア−ブロジェット法を用いることを特徴とする、［１４］〜［１６］のいずれか１項に記載の方法。
【００２９】
［１８］５００〜７００℃で行う熱分解法、出力５〜２０Ｗの紫外線ランプを用いて発生させたオゾンによるオゾン酸化法および波長１５０〜４５０ｎｍの紫外線を照射する方法から選択される少なくとも１つの手段を用いて有機超薄膜の有機構造成分を分解除去することを特徴とする［１２］項に記載の無機超薄膜を形成する方法。
【００３０】
［１９］熱分解法によって処理し、次いで紫外線を照射する方法で処理することを特徴とする、［１８］項に記載の方法。
【００３１】
［２０］液晶配向膜として用いられる、［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の有機超薄膜。
【００３２】
［２１］［１１］〜［１３］のいずれか１項に記載の無機超薄膜を含有する電子素子。
【００３３】
［２２］無機超薄膜が金属間の絶縁体である、［２１］項に記載の電子素子。
【００３４】
［２３］［２２］項に記載の電子素子を含有する電子機器。
【００３５】
［２４］温度、湿度および光のいずれか１つを感知または計測する機能を有する、［２３］項に記載の電子機器。
【００３６】
［２５］画像を表示する機能を有する、［２３］項に記載の電子機器。
【００３７】
［２６］画像表示が液晶によってなされる、［２５］項に記載の電子機器。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下の説明では、式（１）で表わされる化合物を化合物（１）と表記することがある。この表記法は式（１−２）などで表される化合物にも適用することがある。本発明に使用する化合物（１）および化合物（２）について説明する。シルセスキオキサンの骨格を説明するとき、ケイ素原子が３個の酸素原子と結合している構造はＴ構造と称される。従って、前記のＴ８型シルセスキオキサンは、８個のＴ構造によって構成されているシルセスキオキサンを意味する。このような表現法に従えば、化合物（１）はＴ４型シルセスキオキサンであり、化合物（２）はＴ７型シルセスキオキサンである。
【００３９】
2005023199.tif 000006
2005023199.tif 000007
【００４０】
式（１）および式（２）のそれぞれにおいて、Ｒ１は独立して水素、アルキル、アリールまたはアラルキルであり、すべてのＲ１が同一の基であることが好ましい。このアルキルの炭素数は１〜３０である。このアルキルの好ましい炭素数は１〜２０であり、より好ましい炭素数は１〜８である。このアルキルにおける任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、シクロアルキレンまたはシクロアルケニレンで置き換えられてもよい。アリールにおける環の任意の水素は、ハロゲン、シアノ、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシまたは炭素数２〜１２のアルケニルで置き換えられてもよい。アラルキルのアルキレンにおいて、その炭素数は１〜１２であり、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、シクロアルキレンまたはシクロアルケニレンで置き換えられてもよい。アラルキルにおける環の任意の水素は、ハロゲン、シアノ、炭素数１〜１２のアルキル、炭素数１〜１２のアルコキシまたは炭素数２〜１２のアルケニルで置き換えられてもよい。−ＳｉＲ３２−におけるＲ３は、独立して炭素数１〜８のアルキル、フェニル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルである。
【００４１】
Ｒ１の好ましい例は、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい炭素数１〜８のアルキル、ベンゼン環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよいフェニル、ベンゼン環の任意の水素がハロゲン、炭素数１〜４のアルキル、炭素数１〜４のアルコキシまたは炭素数２〜４のアルケニルで置き換えられてもよく、アルキレンの炭素数が１〜８のフェニルアルキル、およびナフチルである。このとき、フェニルアルキルのアルキレンにおいては、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ２−が−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−またはシクロアルキレンで置き換えられてもよい。そして、Ｒ１のより好ましい例は、任意の水素がフッ素、メチル、メトキシまたはビニルで置き換えられてもよいフェニルである。
【００４２】
式（１）および式（２）のそれぞれにおいて、Ｙ１の少なくとも１つは式（３）で示される基であり、Ｙ１の残りは水素である。Ｙ１の少なくとも２つが式（３）で示される基であるとき、複数のＹ１は同一の基であっても異なる基であってもよい。そして、Ｙ１のすべてが式（３）で示される同一の基であることが好ましい。
2005023199.tif 000008
式（３）において、Ｒ２は式（１）におけるＲ１と同様に定義される基であり、その好ましい例はメチル、イソプロピル、ｔｅｒｔ−ブチルおよびフェニルである。２つのＲ２は同一の基であっても異なる基であってもよい。Ｚは、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＲ３Ｈ、＝ＮＨ、−ＳｉＲ３２Ｈ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２、−ＣＯＮＨＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、オキシラニル、３，４−エポキシシクロヘキシルおよび重合性不飽和結合の少なくとも１つを有する基である。−ＮＲ３Ｈおよび−ＳｉＲ３２ＨにおけるＲ３は、炭素数１〜８のアルキル、フェニル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルである。このとき、２つのＲ３は同一の基であっても異なる基であってもよい。そして、Ｚの好ましい例は、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２およびオキシラニルのいずれかを有する基である。
【００４３】
Ｚを式で表すとき、その好ましい例は式（４−１）および式（４−２）のそれぞれで示される。
2005023199.tif 000009
式（４−１）および式（４−２）において、Ｂ１は単結合または炭素数１〜１２のアルキレンであり、Ｂ１の好ましい例は炭素数１〜７のアルキレンである。Ｂ２は単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＮＨ−、−ＳｉＲ３２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−ＣＦ＝ＣＦ−であり、Ｂ２の好ましい例は単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−および−ＮＨ−である。−ＳｉＲ３２−におけるＲ３の意味は前記の通りである。Ｂ３は炭素数１〜１２のアルキレン、炭素数３〜８のシクロアルキレンまたはアリーレンである。Ｂ４は炭素数１〜１２のアルカントリイル、炭素数４〜８のシクロアルカントリイル、またはアレーントリイルであり、Ｂ４の好ましい例は炭素数１〜１２のアルカントリイル、および炭素数４〜８のシクロアルカントリイルである。
【００４４】
式（４−１）または式（４−２）におけるＷ１は、独立して−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＲ３Ｈ、＝ＮＨ、−ＳｉＲ３２Ｈ、−ＣＨ＝ＣＨ２、−Ｃ≡ＣＨ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２、−ＣＯＮＨＮＨ２、−ＳＯ３Ｈ、オキシラニルまたは３，４−エポキシシクロヘキシルである。−ＮＲ３Ｈおよび−ＳｉＲ３２ＨにおけるＲ３の意味は前記の通りである。そして、Ｗ１は−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２またはオキシラニルであることが好ましく、このとき式（４−２）における２つのＷ１は同一の基であることが好ましい。ｍは０、１または２であり、ｎは０または１である。
【００４５】
化合物（１）および化合物（２）の好ましい例は、化合物（１−１）〜化合物（２−５）である。より好ましい例は、化合物（１−１−１）〜化合物（２−５−１）である。これらの化合物において、Ｐｈはフェニレンであり、Ｍｅはメチルであり、Ｑは式（５−１）または式（５−２）で表される基である。式（５−１）および式（５−２）におけるＢ３、Ｂ４、Ｗ１およびｎは、式（４−１）および式（４−２）におけるそれぞれの記号と同一の意味を有する。そして、その他の記号は、式（１）、式（３）および式（４−１）におけるそれぞれの記号と同一の意味を有する。
2005023199.tif 000010
【００４６】
2005023199.tif 000011
【００４７】
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【００４８】
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【００４９】
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【００５０】
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【００５１】
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【００５２】
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【００５３】
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【００５４】
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【００５５】
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【００５６】
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【００５７】
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【００５８】
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【００５９】
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【００６０】
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【００６１】
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【００６２】
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【００６３】
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【００６４】
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【００６５】
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【００６６】
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【００６７】
2005023199.tif 000032
【００６８】
化合物（１）および（２）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４およびＷ１の具体的な組み合わせの例を表１および表２に示す。これらの例において、ｎは１であり、２つのＷ１および２つのＲ２はそれぞれ同一の基である。Ｐｈはフェニルであり、Ｍｅはメチルであり、Ｃｎは−（ＣＨ２）ｎ−を示す。例えば、Ｃ３はトリメチレンである。欄の名称であるＢ３／Ｂ４は、Ｂ３またはＢ４を意味する。なお、Ｂ２の欄における「−」は単結合を示す。
【００６９】
＜表１＞
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【００７０】
＜表２＞
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【００７１】
上記の具体例のうち好ましい化合物は、化合物（１−１−１−６）、化合物（１−３−１−１）、化合物（１−３−１−５）、化合物（１−３−２−１）、化合物（１−５−１−１）、化合物（２−１−１−６）、化合物（２−３−１−１）、化合物（２−３−１−５）、化合物（２−３−２−１）および化合物（２−５−１−１）である。
【００７２】
化合物（１）は、例えばスキーム１に従って製造することができる。
＜スキーム１＞
2005023199.tif 000035
【００７３】
スキーム１において、Ｒ１は式（１）におけるＲ１と同一の意味を有し、Ｒ２は式（３）におけるＲ２と同一の意味を有し、Ｚ２は式（３）におけるＺから末端のエチレンを除いた基であり、Ｍは１価のアルカリ金属であり、そしてＥｔ３Ｎはトリエチルアミンである。化合物（１−０）は、溶剤としてブタノールを用い、水酸化ナトリウムと水の存在下でフェニルトリブトキシシラン等を加水分解することによって得ることができる。
【００７４】
化合物（２）は、化合物（１−０）の替わりに、化合物（２−０）を用いれば、スキーム１と同様の手順で製造することができる。
＜スキーム２＞
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【００７５】
スキーム２における記号は、スキーム１におけるそれぞれの記号と同じ意味を有する。化合物（２−０）は、アルカリ金属水酸化物の存在下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やアルコールなどの含酸素有機溶剤中で、３官能の加水分解性ケイ素化合物を加水分解・縮重合させることにより、容易にしかも収率よく製造することができる。
【００７６】
本発明の有機超薄膜は、化合物（１）の少なくとも１つ、化合物（２）の少なくとも１つ、または化合物（１）および化合物（２）のそれぞれ少なくとも１つを用いて得られる。以下の説明においては、化合物（１）および化合物（２）の総称として記号「ＳＳＱ」を用いる。本発明においては、ＳＳＱに加えてＳＳＱ以外の成分を用いてもよい。ＳＳＱ以外のその他の成分として、化合物（１）以外のラダー型のシルセスキオキサン、化合物（２）以外のかご型のシルセスキオキサン、特開２００２−２６５６０７公報に記載のアモルファス型ポリシルセスキオキサン、長鎖脂肪酸、長鎖アルキルアミン、ポリアミド酸アミン塩などが挙げられる。
【００７７】
これらのその他の成分のうち、長鎖脂肪酸について好ましい例を挙げてみると、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸などが指摘できる。しかしながら、本発明で使用できる長鎖脂肪酸はこれらに限定されない。
【００７８】
本発明においては、基板上にＳＳＱの超薄膜を形成するためにＬＢ法を用いることができる。ＬＢ法を用いる場合には、水面上に展開されたＳＳＱは、その分子構造において疎水性の有機基が空気中を向き、極性の官能基が水中を向くように配置される（図１参照）。次に、バリアにより表面圧をかけてＳＳＱ分子同士のパッキングを密にし、その状態で基板を水中から引き上げると、ＳＳＱが化合物（１）の場合は、そのシルセスキオキサン骨格が２次元に高度に充填された構造を形成することができる。化合物（２）の場合は、そのシルセスキオキサン骨格が３次元に高度に充填された構造を形成することができる。ＳＳＱを水面上に展開するとき、ＳＳＱ溶液の濃度は、例えば０．０１〜５００ｍＭであればよい。このとき、好ましい濃度の範囲は０．０２〜２００ｍＭであり、より好ましい範囲は０．０５〜１２０ｍＭである。表面圧は、例えば５〜１２０ｍＮ／ｍであればよい。このとき、好ましい表面圧の範囲は２０〜５０ｍＮ／ｍであり、より好ましい範囲は３０〜４０ｍＮ／ｍである。
【００７９】
これらの単分子膜と基板とをよく密着させるために、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤を用いて基板の表面処理を行うことができる。本発明で用いることのできるシランカップリング剤の具体例を以下に示すが、これらの例は本発明で用いることのできるシランカップリング剤を限定しない。
【００８０】
2005023199.tif 000037
【００８１】
2005023199.tif 000038
【００８２】
2005023199.tif 000039
【００８３】
2005023199.tif 000040
【００８４】
2005023199.tif 000041
【００８５】
2005023199.tif 000042
【００８６】
2005023199.tif 000043
【００８７】
上記のシランカップリング剤は、ＳＳＱに対して反応性を有すればよく、ＳＳＱが活性水素を有する場合にはエポキシ基、酸無水物基（２−オキサプロパン−１，３−ジオイル基）等を有するシランカップリング剤が好ましい。ＳＳＱがエポキシ基、酸無水物基等を有する場合には、活性水素を有するシランカップリング剤が好ましい。
【００８８】
ＳＳＱを水面上に展開させるには、有機溶剤を用いて溶液とすることが必要である。用いることができる溶剤は、エーテル（例：ＴＨＦ）、ケトン（例：アセトン、メチルエチルケトン）、アルコール（例：エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、メトキシメチルアルコール）、酢酸エステル（例：酢酸エチル、酢酸メチル）、クロロホルム、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、ピリジン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルカプロラクタム、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、γ−ブチロラクトンなどである。
【００８９】
本発明の有機超薄膜は、単分子膜であってもよいし、累積膜であってもよい。本発明においてはどちらも好ましい。累積膜は、一枚の基板に対して、ＬＢ法を繰り返して行うことにより得られる。ＬＢ膜のタイプには３種類あり、基板を水中に下降させたときのみ水面上の単分子膜が基板に移し取られる場合をＸ型膜、上昇と下降で移し取られる場合をＹ型膜、上昇時のみ移し取られる場合をＺ型膜とよぶ。本発明において、単分子膜の場合はＺ型膜が好ましく、２層以上の累積膜においてはＹ型膜が好ましい。なお、累積膜における累積数は、例えば２〜１２０層であればよい。このとき、好ましい累積数は２〜７０層であり、より好ましい累積数は２〜４０層である。このようにして、膜厚１００ｎｍ以下の有機超薄膜が得られる。
【００９０】
ＳＳＱからなる本発明の有機超薄膜は、高度に凝集しており、絶縁性、撥水性、撥油性、表面潤滑性などの特性を有する。絶縁性を利用することで液晶配向膜を、また撥水性、撥油性、表面潤滑性を利用することで防水／防汚塗膜をそれぞれ製造することができる。
【００９１】
次に、本発明の有機超薄膜から得られる無機超薄膜について説明する。ＳＳＱの単分子膜を更に処理することにより、シルセスキオキサンに結合している有機構造成分を分解して除去し、シリカ結合（ケイ素と酸素の結合）のみで形成された無機超薄膜を形成させることができる。有機構造成分を分解して除去する方法には、物理的手法と化学的手法とがあり、これらを組合せてもよい。
【００９２】
物理的方法の代表例は加熱による熱分解法であり、化学的方法にはオゾン等の酸化反応を利用する方法や紫外線等の分解作用を利用する方法がある。これらの方法を利用する際の留意点は、有機超薄膜中に規則性を有して存在するシルセスキオキサン骨格を維持することであり、そのための条件の選択が重要である。熱分解法は酸素雰囲気中で行うことが好ましく、ＳＳＱの有機置換基を効果的に熱分解するには、５００℃〜７００℃の条件下で行うことが好ましい。オゾン酸化法は、酸素ガスに紫外線（好ましくは波長１８５ｎｍ）を照射して発生するオゾンを利用する。オゾンは有機超薄膜における有機構造成分を酸化分解して、揮発性の酸化生成物として脱離させる。オゾンの発生を効率的に行うためには、密閉容器内に紫外線ランプ（出力５〜２０Ｗ）を取り付け、密閉容器内の酸素分圧を通常よりも高くするとよい。紫外線照射法においては、波長１５０〜４５０ｎｍの紫外線を用いる。この波長範囲の紫外線を照射すると、有機超薄膜における有機構造成分の光イオン化および紫外線分解が促進され、有機構造成分が除去される。好ましい波長は２００〜３８０ｎｍである。紫外線照射法とオゾン酸化法を併用することもできる。なお、処理順は、熱分解法、紫外線照射法の順番で行うのが好ましい。
【００９３】
得られる無機薄膜の膜厚は、単分子膜の累積層数に依存するため、単分子膜の累積およびその分解からなる一連の操作の回数等により制御できる。無機超薄膜の膜厚は、有機超薄膜の累積数に依存するが、例えば０．２〜３０ｎｍであればよい。このとき、好ましい膜厚は０．２〜１６ｎｍであり、より好ましい膜厚は０．２〜１０ｎｍである。
【００９４】
このようにして得られる無機超薄膜を、種々の電子素子や光学素子に用いることができる。例えば、Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ（金属−絶縁物−金属、以下ＭＩＭと略記する。）形素子を製造することができる。このＭＩＭ形素子を用い、各種センサーを製造することができる。具体的には、温度センサー、湿度センサー、光センサーなどである。また、本発明の無機超薄膜から得られるＭＩＭ型素子からは、各種モードの液晶表示素子を製造することもできる。また、光学素子としては、光導波路として用いることができる。
【００９５】
【実施例】
実施例により本発明を詳細に説明する。本発明はこれらの実施例によって限定されない。電子顕微鏡観察、膜厚測定、赤外吸収測定などの測定温度、および紫外線の照射温度はすべて室温（２５℃）である。なお、ＩＴＯはインジウム・ティン・オキサイドの略号である。
【００９６】
【実施例１】
【００９７】
＜分子膜の作成：化合物（１）の利用＞
幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍの大きさに切断したＩＴＯ電極付きガラス基板上にＳＳＱの単分子膜を以下のような操作で作成する。ＳＳＱとしては下記式（１−ｂ−１）に示す化合物（１）を用いる。このＳＳＱをＴＨＦに溶解して１ｍＭ溶液とする。次に、第２図に示した装置の水槽７に水を満たし、バリア８を固定し、基板を水面に対して垂直であり、バリア８に平行であるように水中に沈める。水槽の右端に移動バリア９を設置し、前記ＴＨＦ溶液を３００μｌ、バリア８と移動バリア９の間の水面上に滴下する。ＴＨＦが展開剤として働き、水面上に化合物（１）が広がる。表面圧計１０で表面圧を見ながら移動バリアを徐々に移動し、一定の表面圧（３５ｍＮ／ｍ）とする。次に基板４を水面上に垂直に引き上げることによって、水面上の膜１層を基板に付着させる。再び基板を水中に入れて２層目を形成し、一定の表面圧にした後に再度基板を水中から引き上げて３層目を形成する。この操作を繰り返すことにより１層毎に成膜分子の向きが反対になる膜（Ｙ型膜）を２０層形成させる。このようにして、化合物（１）が高度に凝集した、均一で欠陥のない、膜厚１００ｎｍ以下の単分子累積膜を形成することができる。この膜の表面性状の確認には電子顕微鏡を用い、膜厚の測定にはエリプソメトリーを用いる。
【００９８】
2005023199.tif 000044
式（１−ｂ−１）において、Ｐｈはフェニルである。
【００９９】
＜無機超薄膜の形成＞
最初に、熱分解法で処理を行う。熱分解法は、酸素雰囲気中で５５０℃、３０分間加熱することで行う。熱分解法による処理後、紫外線照射法で処理を行う。紫外線照射法では、ＵＶ照射装置（電源３ｋＷ、高圧水銀ランプ：中心波長  ３６５ｎｍ）を用い、室温で１０分間照射する。有機構造成分の分解除去はフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いて確認する。得られた無機超薄膜の膜厚は、原子間力顕微鏡観察により行う。窒化シリコンカンチレバーを用い、大気中でノンコンタクトモードの条件下で測定すれば、基板がシリカの無機超薄膜で均一に覆われていることおよびその膜厚が１０ｎｍ以下であることを確認できる。
【０１００】
【実施例２】
＜分子膜の作成：化合物（２）の利用＞
式（２−ｂ−１）で示される化合物（２）を用いる以外は実施例１と同様な方法で、化合物（２）が高度に凝集した、均一で欠陥のない、膜厚１００ｎｍ以下の単分子累積膜（Ｙ型、２０層累積）を形成することができる。
【０１０１】
＜無機超薄膜の形成＞
実施例１と同様な方法で、熱分解および紫外線照射による分解を行い、有機構造成分の分解除去を確認することができる。また、窒化シリコンカンチレバーを用い、大気中、ノンコンタクトモードの条件下で原子間力顕微鏡観察により測定することにより、基板がシリカの無機超薄膜で均一に覆われていることおよびその膜厚が１０ｎｍ以下であることを確認できる。
【０１０２】
2005023199.tif 000045
式（２−ｂ−１）において、Ｐｈはフェニルである。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明の構造の制御されたシルセスキオキサンを用いることによって、２次元平面内だけでなく３次元においても均一かつ欠陥のない有機超薄膜、および無機超薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】化合物（１）を水面に展開するときの分子構造の配置を説明する模式図
【符号の説明】
（１）：疎水性部位
（２）：シルセスキオキサン骨格
（３）：官能基を有する基
【図２】実施例１における単分子膜の形成過程を説明する図
【符号の説明】
（４）：基板
（７）：水槽
（８）：バリア
（９）：移動バリア
（１０）：表面圧計
【図１】
2005023199.tif 000053
【図２】
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