JPH08103718A - ラングミュア−ブロジェット膜の製造方法 - Google Patents

ラングミュア−ブロジェット膜の製造方法

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JPH08103718A
JPH08103718A JP6237618A JP23761894A JPH08103718A JP H08103718 A JPH08103718 A JP H08103718A JP 6237618 A JP6237618 A JP 6237618A JP 23761894 A JP23761894 A JP 23761894A JP H08103718 A JPH08103718 A JP H08103718A
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JP
Japan
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film
substrate
forming
condensed
water
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JP6237618A
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English (en)
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Naoki Nakamura
直樹 中村
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • B05D1/20Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping substances to be applied floating on a fluid
    • B05D1/202Langmuir Blodgett films (LB films)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物の混入を防ぎ、かつ大きな展開槽を必
要とせず小型の装置でLB膜を製造することのできる方
法を提供する。 【構成】 水表面上に膜形成分子を展開し、これを基板
上に移しとるラングミュア−ブロジェット(LB)膜の
製造方法において、前記水表面に前記基板に向かう水流
を作用させながら又は前記水表面付近に前記基板に向か
う空気流を作用させながら前記膜形成分子を含む膜形成
液を水表面に滴下し、この滴下後すみやかに前記水流又
は空気流の作用によって前記膜形成分子の凝縮膜を形成
した後、あるいはこの形成と並行して、この凝縮膜を基
板上に移しとることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラングミュア−ブロジ
ェット(LB)膜の製造方法に関する。さらに詳細に述
べるならば、本発明は、従来よりも小型の装置によって
製造することができ、かつ異種の分子からなるLB膜を
製造することが容易な方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、有機超薄膜を形成する方法として
ラングミュア−ブロジェット(LB)法が広く用いられ
ている。このLB法は、水面上に形成された、厚さが分
子1個の大きさに相当する薄膜、すなわち単分子膜を一
定表面圧下において展開し、この単分子膜に対して垂直
に固体基板を上下することにより最密状態の凝縮膜を移
しとる方法であり、この操作を繰り返すことにより基板
上に有機薄膜が累積される。
【0003】従来のLB法では前記表面圧に変動が生
じ、単分子膜の密度や分子配向の変動を招き、得られる
有機薄膜の構造が不均一になるという問題があった。こ
のような問題を解決するため、水面上に単分子膜を形成
した後、バリヤを用いてこの単分子膜を圧縮し、表面圧
を制御する製膜装置が提案された(特開昭64−90058 号
公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のL
B膜の製造装置では、一旦水面上に単分子膜を展開した
後に圧縮して凝縮膜を形成している。従って圧縮前には
凝縮膜の数十倍の展開面積を必要とするため装置の大型
化が避けられず、また、この大きな展開面積のため、展
開分子の配列を維持することが困難であり、さらに不純
物の混入の危険性も高まるという問題があった。
【0005】本発明は、LB膜の製造方法において、水
面上に滴下した膜形成分子の単分子膜を展開することな
く、流体の流れにより単分子膜を圧縮しながら膜形成分
子を滴下し、凝縮膜を形成することにより、不純物の混
入を防ぎ、かつ大きな展開槽を必要とせず小型の装置で
LB膜を製造することのできる方法を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のLB膜の製造方
法は、水表面上に膜形成分子を展開し、これを基板上に
移しとるLB膜の製造方法において、前記水表面に前記
基板に向かう水流を作用させながら又は前記水表面付近
に前記基板に向かう空気流を作用させながら前記膜形成
分子を含む膜形成液を水表面に滴下し、この滴下後すみ
やかに前記水流又は空気流の作用によって前記膜形成分
子の凝縮膜を形成し、次いでこの凝縮膜を基板上に移し
とることを特徴とするものである。
【0007】また、本発明のLB膜の製造方法は、上記
の方法において、凝縮膜の形成と並行して、凝縮膜の形
成された部分から基板上に移しとることを特徴とするも
のである。
【0008】さらに、本発明のLB膜の製造方法は、上
記の方法において、前記膜形成分子を含む膜形成液を水
表面に滴下する過程において、前記膜形成分子とは異種
の分子を含む膜形成液に変更することを特徴とするもの
である。
【0009】
【作用】本発明の方法において、基板に向かって水面上
に水流もしくは空気流を作用させながら膜形成液を滴下
することにより、単分子膜を展開することなく滴下した
膜形成液を即座に圧縮し、凝縮膜を形成する。従って、
単分子膜の展開に由来する上記の問題点を解決すること
ができる。
【0010】請求項2記載の発明では、凝縮膜の形成と
並行してこの凝縮膜の形成した部分から基板に移し取る
ため、膜形成液を滴下する水の面積はさらに小さくても
よく、さらなる装置の小型化が可能である。
【0011】請求項3記載の発明では、従来技術のよう
な単分子膜に対するバリアが不要であり、従って膜形成
液を任意に変化させることにより圧縮方向に異なる分子
の膜を連続的に形成することができる。
【0012】
【実施例】実施例1 図1に、空気流を用いて膜形成液を圧縮する本発明のL
B膜の製造方法に用いる装置を示す。この装置におい
て、下層水2の水面上に滴下された膜形成液4の膜形成
分子14は、送風装置3から送られる空気の風圧により
基板9方向に圧縮される。本発明の方法において用いら
れる膜形成分子14は、従来のLB法において用いられ
ている両親媒性化合物のいずれをも用いることができ
る。送風装置3からの空気の風圧は、水面上に設置され
た表面圧センサ7からの信号をモニターしているコンピ
ュータ8により制御される送風制御器11によって、均
一な単分子の凝縮膜10が得られる最適な表面圧が得ら
れるように制御されている。基板9近傍に形成された凝
縮膜10は、その形成と並行して、基板駆動装置13に
よって基板9を上昇あるいは下降させることによりX膜
(分子の疎水基が基板に向いている膜)、Y膜(分子の
疎水基と親水基が交互になっている膜)又はZ膜(分子
の親水膜が基板に向かっている膜)が形成される。より
良質のLB膜を形成するため、基板駆動装置13を前記
コンピュータ8に連結することにより基板の上昇・下降
を制御することが好ましい。また、膜形成液4の滴下に
用いるバルブ5を、前記コンピュータに連結したバルブ
駆動装置6によって制御することも好ましい。以上のよ
うにして、水面上の空気流、膜形成液の滴下量、及び基
板の上昇あるいは下降速度が一体として制御され、最適
な条件でLB膜を形成することができる。膜形成液4を
滴下する膜形成液滴下装置15の設置位置については、
特に制限がないが、基板から離れていると、トラフの面
積を大きくしなければならず、また滴下された膜形成分
子14は長い距離を移動しなければならず好ましくな
い。膜形成液滴下装置15を基板の近くに設置すること
により、トラフの面積を最小限にすることができ、その
結果、図1の装置全体を小型化することが可能になる。
また、膜形成分子の移動距離が短いため、不純物の混入
を防ぐことができ、さらにドメインクラックの生成を最
小限にすることができる。
【0013】実施例2 図2に、水流を用いて膜形成液を圧縮する本発明のLB
膜の製造方法に用いる装置を示す。この装置において、
図1の装置の送風装置3にかえてポンプ15を備えた循
環パイプ16を用いることを除き、他は図1の装置と同
じである。水面上に滴下された膜形成分子14は、水流
ポンプ15により形成される水流によって基板9方向へ
圧縮される。この水流は、水面上に設置された表面圧セ
ンサ7からの信号をモニターしているコンピュータ8に
より制御される水流制御器17によって、均一な単分子
の凝縮膜10が得られる最適な表面圧が得られるように
制御されている。こうして基板9近傍に形成された凝縮
膜10は、実施例1と同様にして基板9上に移し取られ
る。
【0014】実施例3 この実施例における方法は、基本的には実施例1と同じ
であるが、図3に示すように、膜形成液滴下装置15を
基板9とは反対方向に移動させながら膜形成分子14を
滴下し、凝縮膜10を水面上に形成した後に基板9に移
し取る点で異なっている。この方法においても、膜形成
液滴下装置15が移動することにより、滴下された膜形
成分子14の移動距離を最小にすることができるため、
不純物の混入を防ぐことができる。また、この方法にお
いて、膜形成分子14を滴下後即座に圧縮するため単分
子膜を広く展開する必要がなく、トラフの面積は基板9
の面積とほぼ同じでよく、従来の方法に用いられている
装置よりもはるかに小型化が可能である。
【0015】実施例4 この実施例における方法は、基本的には実施例2と同じ
であるが、図4に示すように、膜形成液滴下装置15を
基板9とは反対方向に移動させながら膜形成分子14を
滴下し、凝縮膜10を水面上に形成した後に基板9に移
し取る点で異なっている。この方法においても、実施例
3と同様の理由で装置の小型化が可能である。
【0016】実施例5 この実施例において用いる装置は、実施例1又は実施例
2において用いた装置において、図5又は6に示すよう
に、膜形成液滴下装置15を複数設置していることを特
徴とする。各々の膜形成液滴下装置15a及び15bに
は異なる種類の膜形成液4a及び4bが入れられてお
り、バルブ5a及び5bのon/offの制御によって
異種の膜形成分子からなる凝縮膜を形成し、これを基板
に移し取ることによりハイブリッドLB膜を容易に形成
することができる。図7に、この実施例により形成した
ハイブリッドLB膜の例を示す。異なる膜形成液を交互
に滴下することにより、図7a及び7bに示すようなL
B膜が形成され、また、層ごとに異なる種類の膜形成液
により形成された単分子層を累積させて図7cに示すよ
うなLB膜を形成することができる。
【0017】実施例6 図8に、この実施例において用いる装置を示す。この図
8は上部からみた図であり、この装置は、膜形成液滴下
装置15が多数設置されており、各膜形成液滴下装置に
は各々異なる膜形成液(A1〜F3)が入れられてお
り、また隣接する凝縮膜の混合を避けるための仕切り板
19が設置されていることを特徴とする。この実施例に
より形成されたハイブリッドLB膜を例を図9及び10
に示す。図9は、各膜形成液、A1〜F1、A2〜F
2、そしてA3〜F3が同調して交互に滴下され、形成
されたLB膜を示している。また、各膜形成液をランダ
ムに滴下することにより、図10に示すようなさらに複
雑なLB膜を形成することができる。
【0018】このような異なる種類の分子からなるハイ
ブリッドLB膜は、その構造的異方性のため、物性面
(例えば電導率異方性、エレクトロルミネセンス、光学
的異方性、フォトクロミズム、非線形光学的効果等)に
おいて新規な機能を創出する素子として期待できる。例
えば、非線形光学素子を製造する場合、図7a及び7b
に示すような構成をとれば、分極は大きいが配向性の低
い分子に配向性の高い分子を周期的に混入することによ
って、配向性を向上させ、非線形光学特性を大きく向上
させることができる。図7cに示すような構造のLB膜
は従来の方法に寄っても製造可能であるが、従来の方法
では膜を1層形成するごとにバリアを元の位置に戻して
次の膜形成液を滴下、展開、圧縮をしなければならなか
ったが、本発明の方法では、複数の膜形成液滴下装置の
on/offの制御によって異なる種類の膜形成分子を
滴下することができ、製膜時間を大幅に短縮することが
できる。
【0019】
【発明の効果】請求項1記載の発明では、LB膜の形成
において不純物の混入及びLB膜のクラックの生成を防
止することができ、かつ装置を小型化することができ
る。請求項2記載の発明では、さらに一層装置を小型化
することができる。請求項3記載の発明では異なる種類
の分子からなるハイブリッドLB膜を容易に製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
示す略側断面図である。
【図2】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
示す略側断面図である。
【図3】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
示す略側断面図である。
【図4】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
示す略側断面図である。
【図5】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
示す略側断面図である。
【図6】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
示す略側断面図である。
【図7】本発明の方法により形成されるLB膜の構成を
示す略図である。
【図8】本発明の方法に用いるLB膜製造装置の一例を
上部からみた略図である。
【図9】図8に示す装置によって製造されるLB膜の一
例の構成を示す略図である。
【図10】図8に示す装置によって製造されるLB膜の
一例の構成を示す略図である。
【符号の説明】
1…トラフ 2…下層水 3…送風装置 4…膜形成液 5…バルブ 6…バルブ駆動装置 7…表面圧センサ 8…コンピュータ 9…基板 10…凝縮膜 11…送風制御器 12…A/D変換器 13…基板駆動装置 14…膜形成分子 15…膜形成液滴下装置 16…循環パイプ 17…水流制御器 18…ポンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水表面上に膜形成分子を展開し、これを
    基板上に移しとるラングミュア−ブロジェット(LB)
    膜の製造方法において、前記水表面に前記基板に向かう
    水流を作用させながら又は前記水表面付近に前記基板に
    向かう空気流を作用させながら前記膜形成分子を含む膜
    形成液を水表面に滴下し、この滴下後すみやかに前記水
    流又は空気流の作用によって前記膜形成分子の凝縮膜を
    形成し、次いでこの凝縮膜を基板上に移しとることを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項2】 水表面上に膜形成分子を展開し、これを
    基板上に移しとるラングミュア−ブロジェット(LB)
    膜の製造方法において、前記水表面に前記基板に向かう
    水流を作用させながら又は前記水表面付近に前記基板に
    向かう空気流を作用させながら前記膜形成分子を含む膜
    形成液を水表面に滴下し、この滴下後すみやかに前記水
    流又は空気流の作用によって前記膜形成分子の凝縮膜を
    形成しつつ、この凝縮膜の形成と並行して形成された部
    分から凝縮膜を基板に移しとることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 前記膜形成分子を含む膜形成液を水表面
    に滴下する過程において、前記膜形成液を前記膜形成分
    子とは異種の分子を含む膜形成液に変更することを特徴
    とする、請求項1又は2記載の方法。
JP6237618A 1994-09-30 1994-09-30 ラングミュア−ブロジェット膜の製造方法 Pending JPH08103718A (ja)

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