ポリシラン/ポリスチレン複合膜中のポリシラン微小球を利用した新規発光素子の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750833
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長山 智男 大阪大学, 大学院工学研究科, 助手 (90304005)
• Keywords: ポリシラン / ポリスチレン / 複合膜 / 微小球 / 発光素子 / トルエン / 超音波照射

Research Abstract

本年度は、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)とポリスチレン(PS)のトルエン溶液からのスピンコート膜においてPS中にPMPSが約1μmの微粒子状に存在する相分離構造を形成する現象の機構解明、微粒子の配列と粒径の均一化、複合膜の電荷輸送特性の評価を中心に行った。
形成機構解明として、試料調整時の溶媒依存性を検討し、トルエンを用いた場合にのみ微小球が形成され,さらに、その濃度に大きく依存することを明らかにした。また、各ポリマーの溶解順序を変えた検討から、PMPSを十分に溶解させた場合には、微粒子状の相分離は形成されないことが分かった。これらの結果から、PMPSがトルエンに十分に溶解していないことが微粒子形成の要因であると推測し、各ポリマーのトルエン中の溶解状態を光散乱法で解析し、PSは比較的溶解しているのに対し、PMPSは糸鞠状となっていることを明らかにした。
また、PMPS微粒子の配列を目指し、1.6μm幅の溝を有する基板上に複合膜を形成したところ、そのパターンに比較的沿うようにPMPS微粒子が形成された。さらに、PMPS微粒子の粒径の均一化には超音波を適当な時間照射することが効果的であることが分かった。また、この超音波処理により粒子径を均一化した複合膜では、PMPS微粒子が細密充填構造を形成する部分が観察され、微粒子の均一化により自己組織的な粒子の配列の可能性があることが分かった。
複合材料の電荷輸送能の評価として、各ポリマー単独膜および複合膜を金属電極で挟んだ試料を作成し、電流-電圧特性を測定した。ホール輸送材料であるPMPSは比較的伝導度が高いのに対し、絶縁性ポリマーであるPSは殆ど電流を流さない。これに対し複合膜は、各ポリマーの中間的な伝導度となることを観察した。これは、複合膜では微粒子状のPMPS部分のみが伝導パスとなるためであると結論した。