ナノ界面構造を用いた分子配向制御法の構築と光電子デバイス応用

利用纳米界面结构构建分子取向控制方法及其在光电器件中的应用

基本信息

批准号：
21510138
负责人：
菊池宏
金额：
$ 2.5万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、新しい分子配向制御法として、ナノインプリント法を用いて有機絶縁膜上にナノ周期構造を作製し、そのナノ界面構造上に形成される有機薄膜層の配向を制御するデバイス技術を提案する。この新奇のデバイス構造では、使用する絶縁膜の微細化パターン形状および表面エネルギー等に応じて有機分子配向を精密に制御可能であり、デバイス性能の飛躍的な向上が期待できる。当該年度は、ナノインプリント技術による分子配向制御技術を構築することに先立ち、塗布型有機絶縁膜とナノインプリント用モールドの作製・評価の基本技術を確立するとともに微細化構造を有する塗布型有機絶縁膜により液晶分子の配向を制御できることを明らかにした。ポリシルセスキオキサン(PSQ)絶縁材料のフェニル基およびメチル基の置換基含有量を変えた分子合成により、その表面エネルギーを26.3～46.3mJ/m^2の範囲で制御可能であること、および2MV/cm以上の高い電気絶縁耐性であることを見出した。また、現在の膜焼成温度が200℃と高温であることから150℃以下の低温形成可能な材料系としてメタクリロキシ基含有のラジカル重合PSQ材料の合成を実施した。モールドに関しては、電子ビーム露光によるナノ構造石英モールド(L&S:75～250nm)およびフォトリソグラフィによるマイクロ構造モールド(L&S:4～50μm)を作製した。さらに、マイクロ構造モールドではそのレプリカとして柔構造であるポリジメチルシロキサン(PDMS)スタンプを試作した。今回、これらの基盤技術の新しい応用として、PDMSスタンプを用いたマイクロコンタクトプリント(μCP)法による液晶分子の分子配向制御法を試みた。高速応答を特徴とするパイセルに対し、μCP法による塗布型有機絶縁膜(ポリイミド)の微細化パターン形成により、従来では困難であった不安定配向の安定化に成功した。

在这项研究中，作为一种新的分子取向控制方法，我们提出了一种设备技术，该技术使用纳米印刷方法在有机绝缘膜上制造纳米膜结构，并控制在纳米界面结构上形成的有机薄膜层的方向。借助这种新颖的设备结构，可以根据所用绝缘膜的细纹和表面能的形状以及类似的形状以及类似的表面能量的形状来精确控制有机分子方向。在这个财政年度，在使用纳米印刷技术建立分子取向控制技术之前，该公司建立了用于制造和评估涂层有机绝缘膜和纳米印刷模具的基本技术，并且还揭示了使用涂料有机隔热膜的循环丝结构来控制液晶分子的对齐。通过使用分子合成，使用多苯乙烷（PSQ）绝缘材料中苯基和甲基的不同取代含量，发现其表面能可以在26.3至46.3 MJ/m^2的范围内控制，并且它具有2MV/CM的高电绝缘抗性。此外，由于当前的膜钙化温度在200°C时高，因此将含有甲基丙氧氧基基团的自由基聚合材料合成为能够形成低温为150°C或更低的材料。关于霉菌，通过光刻图，通过电子束暴露和微结构模具（L＆S：4-50μm），制备了纳米结构的石英模具（L＆S 75-250 nm）。此外，微结构模具的复制品是具有柔性结构的聚二甲基硅氧烷（PDMS）邮票。作为这些基本技术的新应用，我们尝试使用PDMS邮票通过微接合印刷（μCP）来控制液晶分子的分子方向。对于以高速响应为特征的馅饼细胞，使用μCP方法的涂层型有机绝缘膜（聚酰亚胺）的微观化模式已成功地稳定了不稳定的方向，这在过去很困难。