強誘電性高分子超薄膜の機能設計と作成プロセスの研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01604512
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 大東 弘二 山形大学, 工学部, 教授 (90185372)
• 研究分担者: 粟野 宏 山形大学, 工学部, 助手 (20202773) ; 池田 進 山形大学, 工学部, 教授 (30007025)
• キーワード: 高分子強誘電体 / 高分子薄膜 / 光導電性 / 光起電子 / 電荷分離 / P(VDF-TrFE)

研究概要

結晶性の高い高分子強誘電体では自発分極にもとずく強い内部電場が存在するので、中に強い電場や方向によって性質の変化が可能な分子系を組み入れると、高効率のエネルギ-や情報の交換素子の構築が可能であることが期待される。本研究では高効率の光電変換膜構築を目的として、顕著な強誘電性を示す共重合体P(VDF-TrFE)薄膜に種々の光電導性分子をド-プし、電子と正孔の光発生におよぼす強誘電性高分子膜の影響を調べた。その結果ビニルカルバゾ-ル(VK)とトリニトロフルオレノン(TNF)、VKとクロラニル(CA)などの電荷移動錯体、メロシアニン色素など光励起で電子を分離し易い分子、特に非イオン性の色素分子を強誘電高分子薄膜中に固溶、分散させることにより、電子の分離効率が向上することがESRを手段として明らかになった。また、室温での光電導性が顕著(約10倍)に向上し、さらに、P(VDF-TrFE)単独では紫外線の照射でしか生じない光起電力も色素の吸収帯の励起(He-Neレ-ザ-光)で生じることが分かった。これらはいずれも強誘電性高分子の分極に起因する強い内部電場(10^8-10^9V/mと推定される)の存在に基づいていると考えられる。
強誘電性高分子薄膜にド-プ可能な効率の高い光電子発生分子系の開発を目的として新しい分子系の開発を行った。これらは電解酸化により合成した、3,3'、5,5'-テトラメチルベンジジン過塩素酸塩や可溶性フタロシアニン系金属錯体である。前者は極めて安定なラジカル塩であり、興味ある電気的性質を示すことがわかった。これらを強誘電性手高分子膜中にド-プした場合、及びLB膜にした場合の光電的挙動について研究が進行している。強誘電性高分子薄膜の焦電性を利用すると、その膜面上に接した物質の物理的変化(相転移現象など)や化学的変化に伴う吸・発熱を高感度で検出できることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] H.Ohigashi: "Piezoelectric Properties of P(VDF-TrFE)Thin Films at Low Temperature and Their Application to Ultrasonic Transducers for Scanning Acoustic Microscopy Operating in a Wide Temperature Range" Japanese Journal of Applied Physics(Suppl). 28-1. 66-68 (1989)
• [文献書誌] H.Awano: "Electrodeposition of the Cationic Radical Salt of 3,3',5,5'-Tetramethylbendizine" Synthetic Metals. 32. 389-394 (1989)
• [文献書誌] H.Awano: "Radical Salts as Charge Transfer Complexes between Aromatic Diamines and Their Diiminium Cations" Syntetic Metals. 34. inpress (1990)
• [文献書誌] K.Koga: "Crystallization,Field-Induced Phase Transformation,Thermally Induced Phse Transition,and Piezoelectric Activity in P(VDF-TrFE)Copolymers with High Molar Content of VDF" Journal of Applied Physics. 67. 965-974 (1990)
• [文献書誌] H.Ohigashi: "Photogeneration of Electron-Hole Pairs in Polyvinylcarbazole and Trinitrofluorenone Charge Transfer Complex" Journal of Plymer Science,Polymer Physics Edition. 28. (1990)
• [文献書誌] H.Ohigashi: "Generation of Photocarriers in P(VDF-TrFE)Doped with Charge Transfer Complex of Vinylcarbazole and Trinitrofluorenone" Journal of Polymer Science,Physics Edition. 28. (1990)