光電気化学反応を利用したマルチカラ-画像形成

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半導体薄膜電極上での光電気化学反応とミセル電解法とを組み合わせた、新規な有機薄膜形成法の開発に成功した。本研究成果は、高度情報化社会において必要とされる精細で鮮明なフルカラ-表示デバイスの開発に大きく貢献するものと考えられる。本手法の最大の特徴は光マスクや光ビ-ムによる位置選択的な微細で任意の形のパタ-ニングが可能な点にある。また、ミセル電解法と同様に使用可能な有機顔料の種類に制約がなく、例えばフタロシアニンなどの高耐光性の有機顔料を用いて任意の色彩のマルチカラ-画像を形成できる。このような特徴を活用して、可視領域で透明なバンド幅の広い半導体薄膜上に赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の有機顔料をスポット状に作製し、液晶のスイッチング機能と組み合わせることによりカラ-ディスプレイへの応用が考えられる。n型半導体として、バンド幅が広く(3eV以上)、可視領域で透明なTiO_2やZnOを用いた。各種方法(真空蒸着、電子ビ-ム、スプレ-パイロリシス、ゾル-ゲル法)によってこれらの半導体薄膜をITO上に作製し、ポテンショスタットを用いて適当な電位への加電圧のもとで紫外線照射を行なうことにより、光照射領域のみに有機顔料薄膜が形成されることを確認した。半導体薄膜の作製条件を検討することにより、1mWcm^<-2>以下の微弱な光照射下においても容易に画像形成が可能なことを見いだした。更に、ZnOを用いた場合には導電性基板としてのITOを必要とせず、またポテンショスタットによる加電圧も不要であることが判明した。すなわち、ガラス上に作製したZnO薄膜を顔料分散溶液と接触させ、裏面から光照射するだけで画像の作製が可能であった。この系では、半導体電極上の光照射部において酸化反応が、暗部においては還元反応が同時進行しているものと推測される。